【導(dǎo)讀】當(dāng)前，線性穩(wěn)壓電源已經(jīng)逐漸被開(kāi)關(guān)電源鎖取代，在電子電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中廣泛應(yīng)用。人們也逐漸意識(shí)到，開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)成為電子設(shè)計(jì)行業(yè)的航向。在電源設(shè)計(jì)中，人身安全是關(guān)鍵，同樣在開(kāi)關(guān)電源中，接地能夠保護(hù)使用者的人身安全，同時(shí)確保電力設(shè)備的正常運(yùn)行。本文就開(kāi)關(guān)電源當(dāng)中的接地問(wèn)題進(jìn)行介紹。
1、接地的定義
在現(xiàn)代接地概念中、對(duì)于線路工程師來(lái)說(shuō)，該術(shù)語(yǔ)的含義通常是“線路電壓的參考點(diǎn)”。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，它常常是機(jī)柜或機(jī)架。對(duì)電氣工程師來(lái)說(shuō)，它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個(gè)比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是“低阻抗”和“通路”。
2、常見(jiàn)的接地符號(hào)
PE、PGND、FG-保護(hù)地或機(jī)殼;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)電源(電池)回流;GND-工作地;DGND-數(shù)字地;AGND-模擬地;LGND-防雷保護(hù)地。
3、合適的接地方式
接地有多種方式，有單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地以及混合類(lèi)型的接地。而單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。一般來(lái)說(shuō)，單點(diǎn)接地用于簡(jiǎn)單電路，不同功能模塊之間接地區(qū)分，以及低頻(f10MHz)電路時(shí)就要采用多點(diǎn)接地或者多層板(完整的地平面層)。
4、開(kāi)關(guān)電源接地的原因
接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地，從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí)，接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起的相線(如電線絕緣不良，線路老化等)和設(shè)備外殼碰觸時(shí)，設(shè)備的外殼就會(huì)有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。
舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，各個(gè)設(shè)備之間的信號(hào)都需要一個(gè)“地”來(lái)作為信號(hào)的基準(zhǔn)參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號(hào)頻率越來(lái)越高，因此，在接地設(shè)計(jì)中，信號(hào)之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當(dāng)就會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。最近，高速信號(hào)的信號(hào)回流技術(shù)中也引入了 “地”的概念。
5、將模擬地和數(shù)字地分開(kāi)的原因及方法
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都要回流到地，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)變化速度快，從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會(huì)很大，而模擬信號(hào)是需要一個(gè)干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起，噪聲就會(huì)影響到模擬信號(hào)。
一般來(lái)說(shuō)，模擬地和數(shù)字地要分開(kāi)處理，然后通過(guò)細(xì)的走線連在一起，或者單點(diǎn)接在一起?？偟乃枷胧潜M量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開(kāi)，如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。
6、單板上的信號(hào)接地的方法
在一般情況下，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)最好采用就近接地，并且在有了完整的多層板設(shè)計(jì)之后，再對(duì)普通信號(hào)進(jìn)行接地就非常容易了，基本原則是保證走線的連續(xù)性，減少過(guò)孔數(shù)量，靠近地平面或者電源平面等等。
7、單板的接口器件接地的方法
有些單板會(huì)有對(duì)外的輸入輸出接口，比如串口連接器，網(wǎng)口RJ45連接器等等，如果對(duì)它們的接地沒(méi)有做好的話也會(huì)影響到正常工作，例如網(wǎng)口互連有誤碼，丟包等，并且會(huì)成為對(duì)外的電磁干擾源，把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來(lái)說(shuō)會(huì)單獨(dú)分割出一塊獨(dú)立的接口地，與信號(hào)地的連接采用細(xì)的走線連接，可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細(xì)的走線可以用來(lái)阻隔信號(hào)地上噪音過(guò)到接口地上來(lái)。同樣的，對(duì)接口地和接口電源的濾波也要認(rèn)真考慮。
8、帶屏蔽層的電纜線中屏蔽層接地的方法
屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上，而不是信號(hào)地上，這是因?yàn)樾盘?hào)地上有各種的噪聲，如果屏蔽層接到了信號(hào)地上，噪聲電壓會(huì)驅(qū)動(dòng)共模電流沿屏蔽層向外干擾，所以設(shè)計(jì)不合理的電纜線一般都是電磁干擾的最大噪聲輸出源。
