你的位置:首頁 > EMC安規(guī) > 正文

電磁兼容電路設(shè)計中元器件的接地問題

發(fā)布時間:2009-02-24

中心議題:
  • 介紹電子線路中接地的概念
  • 介紹開關(guān)電源通過地線(公共端)產(chǎn)生干擾的原因
  • 介紹減輕開關(guān)電源EMI問題的方法
解決方案:
  • 先要對電路進行屏蔽,把電路安裝在一個屏蔽盒中
  • 同時還要對上述帶電地線或其它輸入輸出線進行隔離
  • 隔離的方法是在地線或其它輸入輸出線之間串聯(lián)共模抑制電感
  • Y電容和共模抑制電感盡量靠近電源的輸入端
  • 共模抑制電感要盡量靠近Y電容,而Y電容還要盡量靠近與大地連接的地線

有網(wǎng)友在電子元件技術(shù)網(wǎng)我擔(dān)任專家的論壇里提問:很多人都認為,在電磁兼容電路設(shè)計中元器件的接地問題很重要,請問如何接地最好?

下面是我就該問題的回答:
首先我們應(yīng)該弄清楚“地”的概念。很多人都把電子線路中電源的負極或正極當(dāng)成“地”,在很多電子書籍中也都是這么寫的,因此,很多人在畫電子原理圖的時候,都把元件與電源負極(或正極)連接的一端畫成一個接地的符號,我們不能說這中畫法不對,但如果我們真的把這個接地符號看成是接“地”那就是大錯特錯了。我認為,把這個接地符號看成是公共連接端是正確的,但把它當(dāng)成真正的“地”那就錯了。

由于我們所接觸到的一切物體都是來自地球,那么當(dāng)我們把這些物體與地球分離之后,只要我們沒有讓這些物體另外帶電之前,我們都認為這些物體是與地球同電位的,如果我們把地球看成是0電位,則這這些物體也是0電位,即不帶電。(——實際上地球?qū)τ谟钪嬷械慕^對0電位來說還是帶電的,帶負電)。既然電源有正、負極之分,那么,電源的正極就是帶正電,而電源的負極就是帶負電,所以電源的正極或負極都不能算為“地”,而電源真正不帶電的地方(0電位)應(yīng)該是電源的中心抽頭處。

這個與地球同電位,但又沒有用導(dǎo)體與地球相連接的地方,我們就把它稱為“浮地”。這樣電源的中心抽頭處或帶電電容器的中心處都可以成為“浮地”。

既然電源的正極對大地帶電,那么可以測量嗎?能!不過電源正極帶電與地球帶電,都屬于靜電,用驗電器就可以測量。當(dāng)兩個帶電物體互相接觸的時候,它們之間所帶的電荷就會互相放電或充電,即:帶正電者放電,帶負電者被充電,直到兩個物體的電位完全相等為止,它們之間才停止充放電。因此,從兩個帶電物體互相充放電的原理,我還可以把帶電物體看成是一個電容。但這里的電容與電容器完全是兩回事,這里的電容帶電時,其電位的高低是相對于無限遠處(絕對0電位處)而言,而電容器帶電,則是電容器的一個電極相對于另一個電極而言。

因此,物體帶電就相當(dāng)于電容帶電,物體的體積越大在相同電位之下,所帶的電荷就越多,所以其電容就越大。由于帶電電容的電場方向是指向無限遠處,同時也指向地球,因此,帶電物體的電場會對周圍物體產(chǎn)生電場感應(yīng)。當(dāng)物體的電位在不斷地變化時,通過電場感應(yīng),周邊物體的電荷分布也會產(chǎn)生改變,這相當(dāng)于電容充放電;而當(dāng)電荷改變分布時又會在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流,電流又會產(chǎn)生磁場,所以交變電磁場總是同時存在的。

明白這個道理之后,我們再來看開關(guān)電源是怎樣通過地線(公共端)產(chǎn)生干擾的。我們先看開關(guān)變壓器的次級,一般,開關(guān)變壓器次級的一端都接地(電源負極),而另一端則接整流二極管。當(dāng)整流二極管有電壓輸出時,開關(guān)變壓器次級接整流二極管正極的一端電壓為正,而接公共端的一端為負,由于開關(guān)變壓器次級的“浮地”是在開關(guān)變壓器次級線圈的中間抽頭處,由此可知,此時開關(guān)電源的地線(公共端)對大地來說,不是0電位,而是負電位;當(dāng)開關(guān)變壓器次級輸出電壓的極性改變時,地線(公共端)帶電的極性也要改變。

由此可知,開關(guān)電源輸出電壓的負極不是“地”線,它是一根帶電的導(dǎo)體,或相當(dāng)于一個被來回充放電的電容。它與大地之間有電位差,電位差的大小正好等于開關(guān)變壓器次級輸出電壓的二分之一。這個分析結(jié)果很容易用儀表進行測量,例如用示波器的探頭(信號輸入端)連接開關(guān)變壓器次級的地(負極),而示波器探頭的接地端與大地連接,很容易就可以看到干擾信號的存在。其中也有50周的干擾信號(幅度很高),這是通過電源線傳導(dǎo)進來的。

既然開關(guān)電源輸出電壓的負極是帶電的,那么與它相連的其它電路也都全部帶電。只要物體帶電,它就會對周圍電路以及電子設(shè)備產(chǎn)生電磁感應(yīng),即產(chǎn)生干擾(傳導(dǎo)干擾或輻射干擾)。為了減少本機對其它機器的干擾,首先要對電路進行屏蔽,把電路安裝在一個屏蔽盒之中,同時還要對上述帶電地線或其它輸入輸出線進行隔離。隔離的方法就是在地線或其它輸入輸出線之間串聯(lián)電感,這個電感稱為共模抑制電感,共模抑制電感的一端與機器中的地線(公共端)相連,另一端與一個Y電容相連,Y電容的另一端與大地相連。這是抑制傳導(dǎo)干擾的最有效方法。

特別值得注意的是,共模抑制電感與Y電容的連接位置。Y電容和共模抑制電感盡量靠近電源的輸入端,即電源插座的位置,并且共模抑制電感要盡量靠近Y電容,而Y電容還要盡量靠近與大地連接的地線(三心電源線的地線),這對EMI抑制才有效。

請指正!

陶顯芳 2009-2-24

要采購開關(guān)么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉