“ 地”的概念
Ⅰ、定義
作為電路或系統(tǒng)基準的等電位點或平面
Ⅱ、符號
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)是一個零電位、零阻抗的物理實體
●實際的布線中，地線在 PCB 上，本身會有阻抗 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，有電流通過就會產(chǎn)生壓降
●地線跟源(電源、信號源)構(gòu)成回路，此回路的 電場會感應(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
Ⅲ、模擬地：
是各種模擬量信號的零電位
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）信號的零電位
Ⅴ、熱地：
指變壓器初級地，跟電網(wǎng)不隔離 ，帶電
Ⅵ、冷地：
指變壓器次級地，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
Ⅷ、信號地：
一般指傳感變化信號的地線
Ⅸ、安全地：
提供大地接地點的回路，可防止觸電危險
Ⅹ、屏蔽地 ：
為互聯(lián)的電纜與主要機架提供 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：
整個系統(tǒng)模擬、數(shù)字信號公共參考點
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
●單點接地
●多點接地
●混合接地
●接地選取的原則
Ⅰ、單點接地
●指所有電路的地線接到公共地線的同一點， 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，可以選擇串聯(lián)單點接 地與并聯(lián)單點接地。
A、單點串聯(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
●存在著相互的共阻抗干擾：
●優(yōu)點：
分布傳輸?shù)淖杩箻O小
布線簡單，美觀
●缺點:
不適合于高頻電路（f≥1MHz）
不適合于多個功率回路電路
各子系統(tǒng)之間存在著共阻抗干擾
由于對地分布電容的影響，會產(chǎn)生并聯(lián) 諧振現(xiàn)象，大大增加地線的阻抗
B、單點并聯(lián)接地 :指所有的器件的地直接接到地匯接點，不共用地總線
●優(yōu)點：
可以防止系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間的共阻抗干擾
●缺點:
不適合于高頻電路（f≥1MHz）
會受到并聯(lián)諧振的影響
由于各自的地線較長，地回路阻抗不同， 會加劇地噪聲的影響，引起 RF 問題
Ⅱ、多點接地
指系統(tǒng)內(nèi)各部分電路就近接地
●優(yōu)點：
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 :
每根接地線的長度小于信號波長的 1/20
多點接地可能會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部形成許多接地 環(huán)路，從而降低設(shè)備對外界電磁場的抵御能力
不同的模塊、設(shè)備之間組網(wǎng)時，地線回路容 易導(dǎo)致 EMI 問題
Ⅲ、混合接地
●結(jié)合了單點接地和多點接地的綜合應(yīng)用，一 般是在單點接地的基礎(chǔ)上再通過一些電感或 電容多點接地，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，以及他們的最佳公共連接點
Ⅳ、接地的一般選取原則
●以最高頻率（對應(yīng)波長為λ）為考慮對象， 當傳輸線的長度 L>λ，則視為高頻電路，反 之，則視為低頻電路。
（1）低頻電路(<1MHz)，建議采用單點接地；
（2）高頻電路(>10MHz)，建議采用多點接地；
（3）高、低頻混合電路，采用混合接地。
開關(guān)電源實際布線過程中關(guān)于“地”的考慮
總則:
●根據(jù)實際應(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
基本電路拓撲環(huán)路：
功率地線:
功率地線由于有大電流流過,如果處理不 當就會產(chǎn)生很大的干擾,不能帶重載,甚至 不能正常工作 .
失敗案例:
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。
成功案例:
1.2KW BOOST 線路
Layout 需要注意的問題：
●不同的功率地線需要單獨走線
●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；太細的線會產(chǎn)生較大的壓降；彎曲 太多或 90 度的線會產(chǎn)生反射效應(yīng)
驅(qū)動地線
驅(qū)動源的地線要盡量靠近被驅(qū)動器件，以便 構(gòu)成最小環(huán)路，減少振蕩與 EMI 問題。
Y 電容的接地點：
●關(guān)于“源” 的概念
●“ 靜地”是源的低端
●Y 電容的連接點，講究一個“靜”，很顯然上圖 Y 電容最佳連接點事 C1 的負端，以及變壓器 T1 的次級 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 散熱器工作時可以等效于一個大的共模去耦電 容,將 RF 電流接入地。
局部接地面的應(yīng)用
局部接地面可以捕獲器件跟振蕩器內(nèi)部產(chǎn)生的 RF 磁通量,在高頻電路中最常見。
總結(jié)
●要弄清楚“地”的概念與分類
●根據(jù)地的種類選用不同的接地方式
●實際布線要結(jié)合安規(guī)、EMC 的要求
●關(guān)鍵是要理解“地”在電源中的作用,布線時需要權(quán)衡利弊得失
|
