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了解开关电源中的各种“地”

<p>“地”是电子技术中一个非常重要的概念,在PCB设计过程中,我们会遇到各种各样的地,比如数字地、模拟地、信号地等。本文,我们不妨就来了解下开关电源中的各种“地”。</p>

<p><strong>“地”的概念</strong></p>

<p>“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。</p>

<p><img alt="“地”的符号" data-entity-type="file" data-entity-uuid="05eba09d-09d8-41d9-b138-d053d0dc07cf" height="147" src="/sites/default/files/inline-images/1_179.png" width="830" /></p>

<p><strong>“地”的符号</strong></p>

<p>理想中,地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。而实际的布线中,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。此外,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。</p>

<p><strong>开关电源实际布线过程中关于“地”的考虑</strong></p>

<p><strong>【总则】</strong></p>

<p>●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。</p>

<p>●不论何种接地方式,都须遵守“低阻抗,低噪声”的原则。</p>

<p><strong>开关电源中“地”的分类</strong></p>

<p>1、直流地</p>

<p>直流电路“地”,零电位参考点。</p>

<p>2、交流地</p>

<p>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。</p>

<p>3、模拟地</p>

<p>各种模拟量信号的零电位。</p>

<p>4、数字地</p>

<p>也叫逻辑地,是数字电路各种开关量(数字量)信号的零电位。</p>

<p>5、热地</p>

<p>开关电源无需使用工频变压器,其开关电路的“地”和市电电网有关,即所谓的“热地”,它是带电的。</p>

<p>6、冷地</p>

<p>由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合器,既能传送反馈信号,又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”,它不带电。</p>

<p>7、功率地</p>

<p>大电流网络器件、功率电子与磁性器件的零电位参考点。</p>

<p>8、信号地</p>

<p>一般指传感变化信号的地线。</p>

<p>9、安全地</p>

<p>提供大地接地点的回路,可防止触电危险。</p>

<p>10、屏蔽地</p>

<p>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。</p>

<p>11、系统地</p>

<p>整个系统模拟、数字信号公共参考点。</p>

<p>12、浮地</p>

<p>将电路中某条支路作为0V参考而不接地。</p>

<p><strong>接“地”的方式</strong></p>

<p>1、单点接地</p>

<p>●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。</p>

<p>●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。</p>

<p>●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。</p>

<p><img alt="单点接地" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a1e9c638-0fe0-4ad0-ae2a-6bdf310d284b" src="/sites/default/files/inline-images/2_174.png" /></p>

<p>2、多点接地</p>

<p>指系统内各部分电路就近接地。</p>

<p><img alt="多点接地" data-entity-type="file" data-entity-uuid="de20562c-6032-4795-a1ea-819f02dfca11" src="/sites/default/files/inline-images/3_161.png" /></p>

<p>3、混合接地</p>

<p>●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。</p>

<p>●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。</p>

<p>提醒:在低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用单点接地。当信号工作频率大于10MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就近多点接地。当工作频率在1~10MHz之间时,如果采用单点接地,其地线长度不得超过波长的1/20,否则应采用多点接地方式。</p>

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