電磁兼容電路設計中元器件的接地問題
發布時間:2009-02-24
中心議題:
有網友在電子元件技術網我擔任專家的論壇裏提問:很多人都認為,在電磁兼容電路設計中元器件的接地問題很重要,請問如何接地最好?
下麵是我就該問題的回答:
首先我們應該弄清楚“地”的概念。很多人都把電子線路中電源的負極或正極當成“地”,在很多電子書籍中也都是這麼寫的,因此,很多人在畫電子原理圖的時候,都把元件與電源負極(或正極)連接的一端畫成一個接地的符號,我們不能說這中畫法不對,但如果我們真的把這個接地符號看成是接“地”那就是大錯特錯了。我認為,把這個接地符號看成是公共連接端是正確的,但把它當成真正的“地”那就錯了。
由(you)於(yu)我(wo)們(men)所(suo)接(jie)觸(chu)到(dao)的(de)一(yi)切(qie)物(wu)體(ti)都(dou)是(shi)來(lai)自(zi)地(di)球(qiu),那(na)麼(me)當(dang)我(wo)們(men)把(ba)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)與(yu)地(di)球(qiu)分(fen)離(li)之(zhi)後(hou),隻(zhi)要(yao)我(wo)們(men)沒(mei)有(you)讓(rang)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)另(ling)外(wai)帶(dai)電(dian)之(zhi)前(qian),我(wo)們(men)都(dou)認(ren)為(wei)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)是(shi)與(yu)地(di)球(qiu)同(tong)電(dian)位(wei)的(de),如(ru)果(guo)我(wo)們(men)把(ba)地(di)球(qiu)看(kan)成(cheng)是(shi)0電位,則這這些物體也是0電位,即不帶電。(——實際上地球對於宇宙中的絕對0電位來說還是帶電的,帶負電)。既然電源有正、負極之分,那麼,電源的正極就是帶正電,而電源的負極就是帶負電,所以電源的正極或負極都不能算為“地”,而電源真正不帶電的地方(0電位)應該是電源的中心抽頭處。
這個與地球同電位,但又沒有用導體與地球相連接的地方,我們就把它稱為“浮地”。這樣電源的中心抽頭處或帶電電容器的中心處都可以成為“浮地”。
既然電源的正極對大地帶電,那麼可以測量嗎?能!buguodianyuanzhengjidaidianyudiqiudaidian,doushuyujingdian,yongyandianqijiukeyiceliang。danglianggedaidianwutihuxiangjiechudeshihou,tamenzhijiansuodaidedianhejiuhuihuxiangfangdianhuochongdian,ji:帶dai正zheng電dian者zhe放fang電dian,帶dai負fu電dian者zhe被bei充chong電dian,直zhi到dao兩liang個ge物wu體ti的de電dian位wei完wan全quan相xiang等deng為wei止zhi,它ta們men之zhi間jian才cai停ting止zhi充chong放fang電dian。因yin此ci,從cong兩liang個ge帶dai電dian物wu體ti互hu相xiang充chong放fang電dian的de原yuan理li,我wo還hai可ke以yi把ba帶dai電dian物wu體ti看kan成cheng是shi一yi個ge電dian容rong。但dan這zhe裏li的de電dian容rong與yu電dian容rong器qi完wan全quan是shi兩liang回hui事shi,這zhe裏li的de電dian容rong帶dai電dian時shi,其qi電dian位wei的de高gao低di是shi相xiang對dui於yu無wu限xian遠yuan處chu(絕對0電位處)而言,而電容器帶電,則是電容器的一個電極相對於另一個電極而言。
yinci,wutidaidianjiuxiangdangyudianrongdaidian,wutidetijiyuedazaixiangtongdianweizhixia,suodaidedianhejiuyueduo,suoyiqidianrongjiuyueda。youyudaidiandianrongdedianchangfangxiangshizhixiangwuxianyuanchu,tongshiyezhixiangdiqiu,yinci,daidianwutidedianchanghuiduizhouweiwutichanshengdianchangganying。dangwutidedianweizaibuduandibianhuashi,tongguodianchangganying,zhoubianwutidedianhefenbuyehuichanshenggaibian,zhexiangdangyudianrongchongfangdian;而當電荷改變分布時又會在導體中產生電流,電流又會產生磁場,所以交變電磁場總是同時存在的。
明白這個道理之後,我們再來看開關電源是怎樣通過地線(公共端)產生幹擾的。我們先看開關變壓器的次級,一般,開關變壓器次級的一端都接地(電源負極),而(er)另(ling)一(yi)端(duan)則(ze)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)。當(dang)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)有(you)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)時(shi),開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)正(zheng)極(ji)的(de)一(yi)端(duan)電(dian)壓(ya)為(wei)正(zheng),而(er)接(jie)公(gong)共(gong)端(duan)的(de)一(yi)端(duan)為(wei)負(fu),由(you)於(yu)開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)的(de)“浮地”是在開關變壓器次級線圈的中間抽頭處,由此可知,此時開關電源的地線(公共端)對大地來說,不是0電位,而是負電位;當開關變壓器次級輸出電壓的極性改變時,地線(公共端)帶電的極性也要改變。
由此可知,開關電源輸出電壓的負極不是“地”xian,tashiyigendaidiandedaoti,huoxiangdangyuyigebeilaihuichongfangdiandedianrong。tayudadizhijianyoudianweicha,dianweichadedaxiaozhenghaodengyukaiguanbianyaqicijishuchudianyadeerfenzhiyi。zhegefenxijieguohenrongyiyongyibiaojinxingceliang,liruyongshiboqidetantou(信號輸入端)連接開關變壓器次級的地(負極),而示波器探頭的接地端與大地連接,很容易就可以看到幹擾信號的存在。其中也有50周的幹擾信號(幅度很高),這是通過電源線傳導進來的。
既(ji)然(ran)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)負(fu)極(ji)是(shi)帶(dai)電(dian)的(de),那(na)麼(me)與(yu)它(ta)相(xiang)連(lian)的(de)其(qi)它(ta)電(dian)路(lu)也(ye)都(dou)全(quan)部(bu)帶(dai)電(dian)。隻(zhi)要(yao)物(wu)體(ti)帶(dai)電(dian),它(ta)就(jiu)會(hui)對(dui)周(zhou)圍(wei)電(dian)路(lu)以(yi)及(ji)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying),即(ji)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)(傳導幹擾或輻射幹擾)。weilejianshaobenjiduiqitajiqideganrao,shouxianyaoduidianlujinxingpingbi,badianluanzhuangzaiyigepingbihezhizhong,tongshihaiyaoduishangshudaidiandixianhuoqitashurushuchuxianjinxinggeli。gelidefangfajiushizaidixianhuoqitashurushuchuxianzhijianchuanliandiangan,zhegedianganchengweigongmoyizhidiangan,gongmoyizhidiangandeyiduanyujiqizhongdedixian(公共端)相連,另一端與一個Y電容相連,Y電容的另一端與大地相連。這是抑製傳導幹擾的最有效方法。
特別值得注意的是,共模抑製電感與Y電容的連接位置。Y電容和共模抑製電感盡量靠近電源的輸入端,即電源插座的位置,並且共模抑製電感要盡量靠近Y電容,而Y電容還要盡量靠近與大地連接的地線(三心電源線的地線),這對EMI抑製才有效。
請指正!
陶顯芳 2009-2-24
- 介紹電子線路中接地的概念
- 介紹開關電源通過地線(公共端)產生幹擾的原因
- 介紹減輕開關電源EMI問題的方法
- 先要對電路進行屏蔽,把電路安裝在一個屏蔽盒中
- 同時還要對上述帶電地線或其它輸入輸出線進行隔離
- 隔離的方法是在地線或其它輸入輸出線之間串聯共模抑製電感
- Y電容和共模抑製電感盡量靠近電源的輸入端
- 共模抑製電感要盡量靠近Y電容,而Y電容還要盡量靠近與大地連接的地線
有網友在電子元件技術網我擔任專家的論壇裏提問:很多人都認為,在電磁兼容電路設計中元器件的接地問題很重要,請問如何接地最好?
下麵是我就該問題的回答:
首先我們應該弄清楚“地”的概念。很多人都把電子線路中電源的負極或正極當成“地”,在很多電子書籍中也都是這麼寫的,因此,很多人在畫電子原理圖的時候,都把元件與電源負極(或正極)連接的一端畫成一個接地的符號,我們不能說這中畫法不對,但如果我們真的把這個接地符號看成是接“地”那就是大錯特錯了。我認為,把這個接地符號看成是公共連接端是正確的,但把它當成真正的“地”那就錯了。
由(you)於(yu)我(wo)們(men)所(suo)接(jie)觸(chu)到(dao)的(de)一(yi)切(qie)物(wu)體(ti)都(dou)是(shi)來(lai)自(zi)地(di)球(qiu),那(na)麼(me)當(dang)我(wo)們(men)把(ba)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)與(yu)地(di)球(qiu)分(fen)離(li)之(zhi)後(hou),隻(zhi)要(yao)我(wo)們(men)沒(mei)有(you)讓(rang)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)另(ling)外(wai)帶(dai)電(dian)之(zhi)前(qian),我(wo)們(men)都(dou)認(ren)為(wei)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)是(shi)與(yu)地(di)球(qiu)同(tong)電(dian)位(wei)的(de),如(ru)果(guo)我(wo)們(men)把(ba)地(di)球(qiu)看(kan)成(cheng)是(shi)0電位,則這這些物體也是0電位,即不帶電。(——實際上地球對於宇宙中的絕對0電位來說還是帶電的,帶負電)。既然電源有正、負極之分,那麼,電源的正極就是帶正電,而電源的負極就是帶負電,所以電源的正極或負極都不能算為“地”,而電源真正不帶電的地方(0電位)應該是電源的中心抽頭處。
這個與地球同電位,但又沒有用導體與地球相連接的地方,我們就把它稱為“浮地”。這樣電源的中心抽頭處或帶電電容器的中心處都可以成為“浮地”。
既然電源的正極對大地帶電,那麼可以測量嗎?能!buguodianyuanzhengjidaidianyudiqiudaidian,doushuyujingdian,yongyandianqijiukeyiceliang。danglianggedaidianwutihuxiangjiechudeshihou,tamenzhijiansuodaidedianhejiuhuihuxiangfangdianhuochongdian,ji:帶dai正zheng電dian者zhe放fang電dian,帶dai負fu電dian者zhe被bei充chong電dian,直zhi到dao兩liang個ge物wu體ti的de電dian位wei完wan全quan相xiang等deng為wei止zhi,它ta們men之zhi間jian才cai停ting止zhi充chong放fang電dian。因yin此ci,從cong兩liang個ge帶dai電dian物wu體ti互hu相xiang充chong放fang電dian的de原yuan理li,我wo還hai可ke以yi把ba帶dai電dian物wu體ti看kan成cheng是shi一yi個ge電dian容rong。但dan這zhe裏li的de電dian容rong與yu電dian容rong器qi完wan全quan是shi兩liang回hui事shi,這zhe裏li的de電dian容rong帶dai電dian時shi,其qi電dian位wei的de高gao低di是shi相xiang對dui於yu無wu限xian遠yuan處chu(絕對0電位處)而言,而電容器帶電,則是電容器的一個電極相對於另一個電極而言。
yinci,wutidaidianjiuxiangdangyudianrongdaidian,wutidetijiyuedazaixiangtongdianweizhixia,suodaidedianhejiuyueduo,suoyiqidianrongjiuyueda。youyudaidiandianrongdedianchangfangxiangshizhixiangwuxianyuanchu,tongshiyezhixiangdiqiu,yinci,daidianwutidedianchanghuiduizhouweiwutichanshengdianchangganying。dangwutidedianweizaibuduandibianhuashi,tongguodianchangganying,zhoubianwutidedianhefenbuyehuichanshenggaibian,zhexiangdangyudianrongchongfangdian;而當電荷改變分布時又會在導體中產生電流,電流又會產生磁場,所以交變電磁場總是同時存在的。
明白這個道理之後,我們再來看開關電源是怎樣通過地線(公共端)產生幹擾的。我們先看開關變壓器的次級,一般,開關變壓器次級的一端都接地(電源負極),而(er)另(ling)一(yi)端(duan)則(ze)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)。當(dang)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)有(you)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)時(shi),開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)正(zheng)極(ji)的(de)一(yi)端(duan)電(dian)壓(ya)為(wei)正(zheng),而(er)接(jie)公(gong)共(gong)端(duan)的(de)一(yi)端(duan)為(wei)負(fu),由(you)於(yu)開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)的(de)“浮地”是在開關變壓器次級線圈的中間抽頭處,由此可知,此時開關電源的地線(公共端)對大地來說,不是0電位,而是負電位;當開關變壓器次級輸出電壓的極性改變時,地線(公共端)帶電的極性也要改變。
由此可知,開關電源輸出電壓的負極不是“地”xian,tashiyigendaidiandedaoti,huoxiangdangyuyigebeilaihuichongfangdiandedianrong。tayudadizhijianyoudianweicha,dianweichadedaxiaozhenghaodengyukaiguanbianyaqicijishuchudianyadeerfenzhiyi。zhegefenxijieguohenrongyiyongyibiaojinxingceliang,liruyongshiboqidetantou(信號輸入端)連接開關變壓器次級的地(負極),而示波器探頭的接地端與大地連接,很容易就可以看到幹擾信號的存在。其中也有50周的幹擾信號(幅度很高),這是通過電源線傳導進來的。
既(ji)然(ran)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)負(fu)極(ji)是(shi)帶(dai)電(dian)的(de),那(na)麼(me)與(yu)它(ta)相(xiang)連(lian)的(de)其(qi)它(ta)電(dian)路(lu)也(ye)都(dou)全(quan)部(bu)帶(dai)電(dian)。隻(zhi)要(yao)物(wu)體(ti)帶(dai)電(dian),它(ta)就(jiu)會(hui)對(dui)周(zhou)圍(wei)電(dian)路(lu)以(yi)及(ji)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying),即(ji)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)(傳導幹擾或輻射幹擾)。weilejianshaobenjiduiqitajiqideganrao,shouxianyaoduidianlujinxingpingbi,badianluanzhuangzaiyigepingbihezhizhong,tongshihaiyaoduishangshudaidiandixianhuoqitashurushuchuxianjinxinggeli。gelidefangfajiushizaidixianhuoqitashurushuchuxianzhijianchuanliandiangan,zhegedianganchengweigongmoyizhidiangan,gongmoyizhidiangandeyiduanyujiqizhongdedixian(公共端)相連,另一端與一個Y電容相連,Y電容的另一端與大地相連。這是抑製傳導幹擾的最有效方法。
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請指正!
陶顯芳 2009-2-24
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