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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

    “地”的概念
    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

關(guān)鍵詞:開關(guān)電源

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