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电路板的地直接与外壳地相连好不好?推荐一种办法

东易日盛家居装饰集团股份通讯 2025-04-06 0

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电子产品接地问题是一个旧调重弹的话题,本文单讲个中一小部分,紧张内容是金属外壳与电路板的接地问题。
我们常常会看到一些系统设计中将PCB板的地(GND)与金属外壳(EGND)之间常日利用一个高压电容C1(1~100nF/2KV)并联一个大电阻R1(1M)连接。
那么为什么这么设计呢?

图 1 事理图示意

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图 2 实际 PCB

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(图片来自网络侵删)

一、电容的浸染

从EMS(电磁抗扰度)角度说,这个电容是在假设PE良好连接大地的条件下,降落可能存在的,以大地电平为参考的高频滋扰型号对电路的影响,是为了抑制电路和滋扰源之间瞬态共模压差的。
实在GND直连PE是最好的,但是,直连可能不可操作或者不屈安,例如,220V互换电过整流桥之后产生的GND是不可以连接PE的,以是就弄个低频过不去,高频能过去的路径。
从EMI(电磁滋扰)角度说,如果有与PE相连的金属外壳,有这个高频路径,也能够避免高频旗子暗记辐射出来。

电容是通互换阻直流的。
假设机壳良好连接大地,从电磁抗扰度角度,该电容能够抑制高频滋扰源和电路之间的动态共模电压;从EMI角度,电容形成了高频路径,电路板内部产生的高频滋扰会经电容流入机壳进入大地,避免了高频滋扰形成的天线辐射。
另一种情形,假设机壳没有可靠接大地(如没有地线,接地棒环境干燥),则外壳电势可能不稳定或有静电,如果电路板直接接外壳,就会打碎电路板芯片,加入电容,能把低频高压、静电等隔离起来,保护电路板。
这个并联电容该当用Y电容或高压薄膜电容,容值在1nF~100nF之间。

二、电阻的浸染

这个电阻可以防止ESD(静电开释)对电路板的破坏。
如果只用电容连接电路板地和机壳地,则电路板是一个浮地系统。
做ESD测试时,或在繁芜电场环境中利用,打(进)入电路板的电荷无处开释,会逐渐累积;累积到一定程度,超过了电路板和机壳之间的绝缘最薄弱处所能耐受的电压,就会发生放电——在几纳秒内,PCB上产生数十到数百A的电流,会让电路因电磁脉冲宕机,或者破坏放电处附近连接的元器件。
并联该电阻,就可以逐步开释掉这个电荷,肃清高压。
根据IEC61000的ESD测试标准10s/次(10s放完2kV高压电荷),一样平常选择1M~2M的电阻。
如果机壳有高压静电,则该大电阻也能有效降落电流,不会破坏电路芯片。

三、须要把稳的问题点

1、如果设备外壳良好接大地,那PCB该当也与外壳良好的单点接地,这个时候工频滋扰会通过外壳接地肃清,对PCB也不会产生滋扰;

2、如果设备利用的场合可能存在安全问题时,那必须将设备外壳良好接地;

3、为了取得更好效果,建议是设备外壳只管即便良好接地,PCB与外壳单点良好接地;当然如果外壳没有良好接地,那还不如把PCB浮地,即不与外壳连接,由于PCB与大地如果是隔离的(所谓浮地),工频滋扰回路阻抗极大,反而不会对PCB产生什么滋扰;;

4、多个设备之间须要相互连接的时候,只管即便是每个设备外壳都与大地在单点良好接地,每个设备内部PCB与各自外壳单点接地;

5、但是如果多个设备相互连接时候,设备外壳没有良好接地,那就不如浮地,内部PCB不与外壳接地;

6、机壳地可能并不是可靠的接地,如配电网中不符合安规,没有地线;接地棒周围土壤太干燥,接地螺栓生锈或松动。
7、环境是存在电磁滋扰的,事情环境中有大功率变压器、大功率电机、电磁电炉、高压电网谐波等。
8、PCB内部是会产生高频噪声的,如高频开关管、二极管、储能电感、高频变压器等。
这些滋扰成分都会导致PCB的旗子暗记地和机壳的电势颠簸(同时含有高频低频身分),或者二者之间存在静电,以是对它们良好可靠的接地处理是必要的,也是产品安规哀求的。

末了期待小伙伴们针对本文所述问题留言,揭橥自己独到的见地。

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