開關(guān)電源中的12種“地”的布局與走線!
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-21 15:13:23
Ⅰ、定義
作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面
Ⅱ、符號(hào)
開關(guān)電源中的12種“地”的布局與走線!
Ⅲ、作用
不同種類的接地作用各異
Ⅳ、關(guān)于“ 地”的思考
理想地線應(yīng)是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體
實(shí)際的布線中,地線在PCB上,本身會(huì)有阻抗 成分,又有分布電容、電感構(gòu)成的電抗成分; 根據(jù)歐姆定律,有電流通過就會(huì)產(chǎn)生壓降地線跟源(電源、信號(hào)源)構(gòu)成回路,此回路的 電場會(huì)感應(yīng)出外部電磁場的RF電流,即常說 的“噪聲”,從而引起EMI問題開關(guān)電源中地的分類
交流地
直流地
模擬地
數(shù)字地
熱地
冷地
功率地
信號(hào)地
安全地
屏蔽地
系統(tǒng)地
浮地
Ⅰ、交流地:
交流電的零線,這種地通常是產(chǎn)生噪聲的 地,應(yīng)與大地區(qū)別開Ⅱ、直流地
直流電路“地”,零電位參考點(diǎn)
Ⅲ、模擬地:
是各種模擬量信號(hào)的零電位
Ⅳ、數(shù)字地:
也叫邏輯地,是數(shù)字電路各種開關(guān)量(數(shù)字量)信號(hào)的零電位Ⅴ、熱地:
指變壓器初級(jí)地,跟電網(wǎng)不隔離 ,帶電
Ⅵ、冷地:
指變壓器次級(jí)地,跟電網(wǎng)隔離 ,不帶電
Ⅶ、功率地:
大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功率電子與磁性器件的零電位參考點(diǎn)Ⅷ、信號(hào)地:
一般指傳感變化信號(hào)的地線
Ⅸ、安全地:
提供大地接地點(diǎn)的回路,可防止觸電危險(xiǎn)
Ⅹ、屏蔽地 :
為互聯(lián)的電纜與主要機(jī)架提供0V參考或電磁屏蔽,防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)Ⅺ、系統(tǒng)地:
整個(gè)系統(tǒng)模擬、數(shù)字信號(hào)公共參考點(diǎn)
Ⅻ、浮地:
將電路中某條支路作為0V參考而不接地
接地的方式
單點(diǎn)接地
多點(diǎn)接地
混合接地
接地選取的原則
Ⅰ、單點(diǎn)接地
指所有電路的地線接到公共地線的同一點(diǎn), 以減少地回路之間的相互干擾。
可以防止不同子系統(tǒng)中的電流與RF電流,經(jīng) 過同樣的返回路徑,從而避免造成相互之間 的共模噪聲耦合。
根據(jù)不同系統(tǒng)的特點(diǎn),可以選擇串聯(lián)單點(diǎn)接 地與并聯(lián)單點(diǎn)接地。
A、單點(diǎn)串聯(lián)接地:指所有的器件的地都連接到地總線上,然后通過總線連接到地匯接點(diǎn)
開關(guān)電源中的12種“地”的布局與走線!
存在著相互的共阻抗干擾:
開關(guān)電源中的12種“地”的布局與走線!
優(yōu)點(diǎn):
分布傳輸?shù)淖杩箻O小
布線簡單,美觀
缺點(diǎn):
不適合于高頻電路(f≥1MHz)
不適合于多個(gè)功率回路電路
各子系統(tǒng)之間存在著共阻抗干擾
由于對(duì)地分布電容的影響,會(huì)產(chǎn)生并聯(lián) 諧振現(xiàn)象,大大增加地線的阻抗B、單點(diǎn)并聯(lián)接地 :指所有的器件的地直接接到地匯接點(diǎn),不共用地總線
開關(guān)電源中的12種“地”的布局與走線!
優(yōu)點(diǎn):
可以防止系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間的共阻抗干擾
缺點(diǎn):
不適合于高頻電路(f≥1MHz)
會(huì)受到并聯(lián)諧振的影響
由于各自的地線較長,地回路阻抗不同, 會(huì)加劇地噪聲的影響,引起RF問題Ⅱ、多點(diǎn)接地
指系統(tǒng)內(nèi)各部分電路就近接地
開關(guān)電源中的12種“地”的布局與走線!
優(yōu)點(diǎn):
多根導(dǎo)線并聯(lián)能夠降低接地導(dǎo)體的總電感
能夠提供較低的接地阻抗
缺點(diǎn):
每根接地線的長度小于信號(hào)波長的1/20
多點(diǎn)接地可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部形成許多接地 環(huán)路,從而降低設(shè)備對(duì)外界電磁場的抵御能力不同的模塊、設(shè)備之間組網(wǎng)時(shí),地線回路容 易導(dǎo)致EMI問題Ⅲ、混合接地
結(jié)合了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的綜合應(yīng)用,一 般是在單點(diǎn)接地的基礎(chǔ)上再通過一些電感或 電容多點(diǎn)接地,它是利用電感、電容器件在 不同頻率下有不同阻抗的特性,使地線系統(tǒng) 在不同的頻率下具有不同的接地結(jié)構(gòu),主要 適用于工作在混合頻率下的電路系統(tǒng)。
要注意分清楚模擬電路的地與數(shù)字電路的 地,以及他們的公共連接點(diǎn)。
Ⅳ、接地的一般選取原則
以頻率(對(duì)應(yīng)波長為λ)為考慮對(duì)象, 當(dāng)傳輸線的長度 L>λ,則視為高頻電路,反 之,則視為低頻電路。
(1)低頻電路(<1MHz),建議采用單點(diǎn)接地;
(2)高頻電路(>10MHz),建議采用多點(diǎn)接地;(3)高、低頻混合電路,采用混合接地。
開關(guān)電源實(shí)際布線過程中關(guān)于“地”的考慮
總則:
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用,先分清楚地線的種類, 然后選擇不同的接地方式不論何種接地方式,都須遵守“低阻 抗,低噪聲”的原則基本電路拓?fù)洵h(huán)
功率地線:
功率地線由于有大電流流過,如果處理不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生很大的干擾,不能帶重載,甚至不能正常工作。
失?。?br> BUCK線路,由于使用大面積的鋪地,導(dǎo)致干擾太大,不 能帶重載。
成功:
1.2KW BOOST線路
Layout需要注意的問題:
●不同的功率地線需要單獨(dú)走線
●盡量不要平行走線
●盡量減少環(huán)路面積
●必須遵循“短,粗,直”的原則;因功率 地線的di/dt較大,太長的線天線效應(yīng)明 顯;太細(xì)的線會(huì)產(chǎn)生較大的壓降;彎曲太多或90度的線會(huì)產(chǎn)生反射效應(yīng)
驅(qū)動(dòng)地線
驅(qū)動(dòng)源的地線要盡量靠近被驅(qū)動(dòng)器件,以便構(gòu)成環(huán)路,減少振蕩與EMI問題。
Y電容的接地點(diǎn):
關(guān)于“源” 的概念
“ 靜地”是源的低端
Y電容的連接點(diǎn),講究一個(gè)“靜”,很顯然上圖Y電容連接點(diǎn)事C1的負(fù)端,以及變壓器T1的次級(jí)7腳。
散熱器接地:
散熱器處于地電位,有源器件處于射頻電位。故散熱器工作時(shí)可以等效于一個(gè)大的共模去耦電容,將RF電流接入地。
局部接地面的應(yīng)用
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