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  摘要

  Ⅰ、 地”的概念

  Ⅱ、开开关电源中“地”的分类

  Ⅲ、开关电源中接地的方式

  Ⅳ、实际布线中关于 “地 ”的考虑

  Ⅴ、总结

  “地”的概念

  Ⅰ、定义

  作为电路或系统基准的等电位点或平面

  Ⅱ、符号

  

  Ⅲ、作用

  不同种类的接地作用各异

  Ⅳ、关于“ 地”的思考

  ●理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体

  ●实际的布线中,地线在PCB上,本身会有阻抗 成分,又有分布电容、电感构成的电抗成分; 根据欧姆定律,有电流通过就会产生压降

  ●地线跟源(电源、信号源)构成回路,此回路的 电场会感应出外部电磁场的RF电流,即常说 的“噪声”,从而引起EMI问题

  开关电源中地的分类

  ●交流地

  ●直流地

  ●模拟地

  ●数字地

  ●热地

  ●冷地

  ●功率地

  ●信号地

  ●安全地

  ●屏蔽地

  ●系统地

  ●浮地

  Ⅰ、交流地:

  交流电的零线,这种地通常是产生噪声的 地,应与大地区别开

  Ⅱ、直流地

  直流电路“地”,零电位参考点

  Ⅲ、模拟地:

  是各种模拟量信号的零电位

  Ⅳ、数字地:

  也叫逻辑地,是数字电路各种开关量(数字量)信号的零电位

  Ⅴ、热地:

  指变压器初级地,跟电网不隔离 ,带电

  Ⅵ、冷地:

  指变压器次级地,跟电网隔离 ,不带电

  Ⅶ、功率地:

  大电流网络器件、功率电子与磁性器件的零电位参考点

  Ⅷ、信号地:

  一般指传感变化信号的地线

  Ⅸ、安全地:

  提供大地接地点的回路,可防止触电危险

  Ⅹ、屏蔽地 :

  为互联的电缆与主要机架提供0V参考或电磁屏蔽,防止静电感应和磁场感应

  Ⅺ、系统地:

  整个系统模拟、数字信号公共参考点

  Ⅻ、浮地:

  将电路中某条支路作为0V参考而不接地

  接地的方式

  ●单点接地

  ●多点接地

  ●混合接地

  ●接地选取的原则

  Ⅰ、单点接地

  ●指所有电路的地线接到公共地线的同一点, 以减少地回路之间的相互干扰。

  ●可以防止不同子系统中的电流与RF电流,经 过同样的返回路径,从而避免造成相互之间 的共模噪声耦合。

  ●根据不同系统的特点,可以选择串联单点接 地与并联单点接地。

  A、单点串联接地:指所有的器件的地都连接到地总线上,然后通过总线连接到地汇接点

  

  ●存在着相互的共阻抗干扰:

  

  ●优点:

  分布传输的阻抗极小

  布线简单,美观

  ●缺点:

  不适合于高频电路(f≥1MHz)

  不适合于多个功率回路电路

  各子系统之间存在着共阻抗干扰

  由于对地分布电容的影响,会产生并联 谐振现象,大大增加地线的阻抗

  B、单点并联接地 :指所有的器件的地直接接到地汇接点,不共用地总线

  

  ●优点:

  可以防止系统内各模块之间的共阻抗干扰

  ●缺点:

  不适合于高频电路(f≥1MHz)

  会受到并联谐振的影响

  由于各自的地线较长,地回路阻抗不同, 会加剧地噪声的影响,引起RF问题

  Ⅱ、多点接地

  指系统内各部分电路就近接地

  

  ●优点:

  多根导线并联能够降低接地导体的总电感

  能够提供较低的接地阻抗

  ●缺点 :

  每根接地线的长度小于信号波长的1/20

  多点接地可能会导致设备内部形成许多接地 环路,从而降低设备对外界电磁场的抵御能力

  不同的模块、设备之间组网时,地线回路容 易导致EMI问题

  Ⅲ、混合接地

  ●结合了单点接地和多点接地的综合应用,一 般是在单点接地的基础上再通过一些电感或 电容多点接地,它是利用电感、电容器件在 不同频率下有不同阻抗的特性,使地线系统 在不同的频率下具有不同的接地结构,主要 适用于工作在混合频率下的电路系统。

  ●要注意分清楚模拟电路的地与数字电路的 地,以及他们的最佳公共连接点

  Ⅳ、接地的一般选取原则

  ●以最高频率(对应波长为λ)为考虑对象, 当传输线的长度 L>λ,则视为高频电路,反 之,则视为低频电路。

  (1)低频电路(<1MHz),建议采用单点接地;

  (2)高频电路(>10MHz),建议采用多点接地;

  (3)高、低频混合电路,采用混合接地。

  开关电源实际布线过程中关于“地”的考虑

  总则:

  ●根据实际应用,先分清楚地线的种类, 然后选择不同的接地方式

  ●不论何种接地方式,都须遵守“低阻 抗,低噪声”的原则

  基本电路拓扑环路:

  

  

  

  功率地线:

  功率地线由于有大电流流过,如果处理不 当就会产生很大的干扰,不能带重载,甚至 不能正常工作.

  失败案例:

  BUCK线路,由 于使用大面积 的铺地,导致 干扰太大,不 能带重载。

  

  成功案例:

  1.2KW BOOST线路

  

  Layout需要注意的问题:

  ●不同的功率地线需要单独走线

  ●尽量不要平行走线

  ●尽量减少环路面积

  ●必须遵循“短,粗,直”的原则;因功率 地线的di/dt较大,太长的线天线效应明 显;太细的线会产生较大的压降;弯曲 太多或90度的线会产生反射效应

  

  驱动地线

  

  驱动源的地线要尽量靠近被驱动器件,以便 构成最小环路,减少振荡与EMI问题

  Y电容的接地点:

  

  ●关于“源” 的概念

  ●“ 静地”是源的低端

  ●Y电容的连接点,讲究一个“静”,很显然上图Y电容最佳连接点事C1的负端,以及变压器T1的次级7脚。

  散热器接地:

  

  

  散热器处于地电位,有源器件处于射频电位,故 散热器工作时可以等效于一个大的共模去耦电 容,将RF电流接入地.

  局部接地面的应用

  

  局部接地面可以捕获器件跟振荡器内部产生的 RF磁通量,在高频电路中最常见.

  

  总结

  ●要弄清楚“地”的概念与分类

  ●根据地的种类选用不同的接地方式

  ●实际布线要结合安规、EMC的要求

  ●关键是要理解“地”在电源中的作用,布线时需要权衡利弊得失

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