電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)課件

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)2023/12/5電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì)

---接地設(shè)計(jì)九洲電氣

劉志強(qiáng)電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)2一概述接地技術(shù)是電子通訊設(shè)備必須采用的重要技術(shù)，眾所周知，電磁兼容設(shè)計(jì)三大措施為：接地、屏敞和濾波。通過現(xiàn)場和試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，有80%以上的故障源于接地設(shè)計(jì)不良，正確的接地不僅是保護(hù)設(shè)備和人身安全的必要手段，也是電子設(shè)備穩(wěn)定可靠工作的重要條件。如果接地設(shè)計(jì)不好，輕則導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，如程控?cái)?shù)字交換機(jī)的呼損增大、光電傳輸設(shè)備的誤碼率增加、故障率上升，重則導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作、甚至發(fā)生重大事故、使設(shè)備毀壞，這方面的例子很多，造成的損失無法估量。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)3

一〕接地設(shè)計(jì)的基本原理：好的接地系統(tǒng)是抑制電磁干擾的一種技術(shù)措施，其電路和設(shè)備地線任意兩點(diǎn)之間的電壓與線路中的任何功能部分相比較，都可以忽略不計(jì)；差的接地系統(tǒng)，可以通過地線產(chǎn)生寄生電壓和電流偶合進(jìn)電路，地線或接地平面總有一定的阻抗，該公共阻抗使兩兩接地點(diǎn)間形成一定的壓降，引起接地干擾，使系統(tǒng)的功能受到影響。從而影響產(chǎn)品的可靠性。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)4二〕接地的目的接地的目的主要有三個(gè)：1)

接地使整個(gè)電路系統(tǒng)中所有單元電路都有一個(gè)公共的參考零電位，保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地工作。2)

防止外界電磁場的干擾。機(jī)殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)殼上的大量電荷通過大地泄放，否則這些電荷形成的高壓可能引起設(shè)備內(nèi)部的火花放電而造成干擾。另外，對于電路的屏蔽體，若選擇合適的接地，也可獲得良好的屏蔽效果。3)

保證安全作。當(dāng)發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時(shí)，可避免電子設(shè)備的毀壞；當(dāng)工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機(jī)殼相通時(shí)，可避免操作人員的觸電事故發(fā)生。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)5三〕電子設(shè)備“地”的主要種類：

1）大地——地球，良導(dǎo)體，有效地吸收和發(fā)散電流。2）系統(tǒng)地——信號(hào)回路的電位基準(zhǔn)點(diǎn)，簡稱系統(tǒng)地、工作地或電源地。3)模擬地——連接模擬元器件接地引出端形成的地線。4)數(shù)字地——連接數(shù)字元器件接地引出端形成的地線。5)保護(hù)地——連接保護(hù)元器件接地引出端形成的地線。6)屏蔽地——連接屏蔽體接地端形成的地線。7）機(jī)殼地――連接設(shè)備的機(jī)殼。8）防雷地――為防直擊雷而在建筑物上安裝的連接各種接閃器（避雷器）至接地網(wǎng)的地線。9)安全地――為保證人身和設(shè)備的安全而接的地線。

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四〕接地設(shè)計(jì)的基本原則：接地設(shè)計(jì)的基本原則是電位相同、內(nèi)部電路不互相干擾、抵御外來干擾。各種地電位相同使不同性質(zhì)的電路有一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位，保證電路功能的順利實(shí)現(xiàn)。電位相同要求不同的地就近相連。內(nèi)部電路不互相干擾要求不同的地在較遠(yuǎn)處相連。所以，電位相同和不互相干擾是一對矛盾的雙方，在何處相連應(yīng)考慮哪一方占主導(dǎo)地位。當(dāng)設(shè)備受到的外來干擾（例如：ESD干擾，EFT干擾，輻射干擾）較大時(shí)，提高設(shè)備對外來干擾的抵御能力上升為主要矛盾，這時(shí)，各種地應(yīng)合并為大面積接地。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)7五〕接地的方式：1浮動(dòng)地2單點(diǎn)接地1〕并聯(lián)單點(diǎn)接地2〕串聯(lián)單點(diǎn)接地3多點(diǎn)接地4復(fù)合接地電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)8

浮動(dòng)地對于電子產(chǎn)品而言，浮動(dòng)地是指設(shè)備的地線在電氣上與參考地及其它導(dǎo)體相絕緣，即設(shè)備浮動(dòng)地，如圖1所示；另一種情況是在有些電子產(chǎn)品中，為了防止機(jī)箱上的騷擾電流直接耦合到信號(hào)電路，有意將信號(hào)地與機(jī)箱絕緣，即單元電路浮動(dòng)地

單點(diǎn)接地接地點(diǎn)只有一個(gè)的連接方式。在頻率低于1MHz時(shí)，較適于單點(diǎn)接地，主要可以克服地環(huán)路因素造成系統(tǒng)的相互干擾。按照接地點(diǎn)的不同，單點(diǎn)接地可以分為并聯(lián)單點(diǎn)接地和串聯(lián)單點(diǎn)接地兩種形式。

并聯(lián)單點(diǎn)接地接地點(diǎn)只有一個(gè)，是將需要接地的各部分，分別以接地導(dǎo)線直接連到電位基準(zhǔn)點(diǎn)（一般是直流電源的負(fù)極或零伏點(diǎn)）；或者用樹枝狀的電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)9多點(diǎn)放射式。如圖2所示。因?yàn)檫@樣僅有很少的公共信號(hào)返回導(dǎo)體，能有效地避免公共阻抗和接地閉合回路造成的干擾。缺點(diǎn)是接地線又長又多，經(jīng)濟(jì)性差，而且限制了裝置的工作速度或頻率。并聯(lián)單點(diǎn)接地主要應(yīng)用于機(jī)框內(nèi)各種匯流條的匯接。

串聯(lián)單點(diǎn)接地接地點(diǎn)只有一個(gè)，是以一截面積足夠大的導(dǎo)體作為接地母線，直接接到電位基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖3所示。需要接地的各部分就近接到該母線上，由于接地母線阻抗很小，故能夠把公共干擾減弱到允許的程度。布局時(shí)，應(yīng)把功率回路的接地點(diǎn)安排在靠近電源的地方，而把小電流回路的接地點(diǎn)安排在遠(yuǎn)離電源的地方。串聯(lián)單點(diǎn)接地主要應(yīng)用于機(jī)框內(nèi)各單板參考地到匯流條的連接電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)10

多點(diǎn)接地接地點(diǎn)多于一個(gè)的連接方式。如圖4所示。在高頻(f>10MHz)情況下，由于接地線的長度過長，引線電感和分布電容的影響不能忽略，為降低接地阻抗、消除分布電容的影響而平面式多點(diǎn)接地，即利用一導(dǎo)電平面（如底板或多層印制電路板的導(dǎo)電平面層等）作為基準(zhǔn)地，需要接地的各部分就近接到該基準(zhǔn)地上。由于導(dǎo)電平面的高頻阻抗很低，所以各處的基準(zhǔn)電位比較接近。為進(jìn)一步減少接地回路的壓降，可用旁路電容等辦法減少返回電流的幅值及前沿陡度。多點(diǎn)接地方式主要應(yīng)用于高頻信號(hào)到參考平面的連接。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)11

復(fù)合接地單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地同時(shí)作用的連接方式。如圖5所示。既包含了單點(diǎn)接地地特性，也包含了多點(diǎn)接地地特性。主要應(yīng)用于1MHz<f<10MHz，低頻時(shí)單點(diǎn)接地，高頻時(shí)多點(diǎn)接地的場合和復(fù)雜系統(tǒng)的接地。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)12圖1浮動(dòng)地方式電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)13圖2并聯(lián)單點(diǎn)接地

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)14圖3串聯(lián)單點(diǎn)接地電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)15圖4多點(diǎn)接地電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)16圖5復(fù)合接地電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)17一〕設(shè)備〔系統(tǒng)〕接地的原則電磁噪聲或電磁干擾引起的故障，絕大多數(shù)（約占57％）出自機(jī)殼地、工作地線路的電位波動(dòng)。降低機(jī)殼地、工作地線路阻抗，對于抗脈沖噪聲和靜電放電都有利。接地是為了在電路和某些基準(zhǔn)點(diǎn)之間建立良好的電氣通路，為所有的信號(hào)提供一個(gè)公共的參考電平，以及防止因設(shè)備帶電對人員造成電擊危害。二設(shè)備接地設(shè)計(jì)電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)181)

接地的好壞取決于搭接的好壞。兩接地點(diǎn)間的電位差或由于磁通交連使基準(zhǔn)電位變化。2)

所有的接地都必須避免公共阻抗傳導(dǎo)耦合、高阻抗的地回路和危險(xiǎn)的工作條件（由于接地故障可能造成危險(xiǎn)）。3)

接地線應(yīng)盡可能粗、短，并直接搭接到接地板。目的盡量減少地回路的阻抗，避免因頻率增高造成感抗增大。

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4)

在低頻設(shè)備中避免形成地回路尤其重要。因?yàn)榈鼗芈分杏行盘?hào)電流時(shí)，接地線路阻抗使基準(zhǔn)電位變化。

5)f<1MHz，可采用一點(diǎn)接地方式，并按信號(hào)地線（低電平電路）、噪聲地線（繼電器、高功率電路等）、設(shè)備地線（機(jī)箱、機(jī)殼、機(jī)架）分組。6)

f>10MHz，應(yīng)用多點(diǎn)接地方式。7)

1MHz<f<10MHz，若用一點(diǎn)接地，地線長度不得大于1/20波長，否則應(yīng)使用多點(diǎn)接地。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)20

8)對于復(fù)雜的電子設(shè)備，復(fù)合型接地方案比較適用。采用復(fù)合式接地方案時(shí)，機(jī)架上必須設(shè)定明確的匯接點(diǎn)，匯接點(diǎn)必須是半徑至少為10mm的潔凈金屬面。9)機(jī)架的地線噪聲是很大的，不能靠滑軌、鉸鏈等部件去接地。裝于機(jī)架上的電子電路應(yīng)有分開的地線。10)在機(jī)殼或機(jī)架上應(yīng)有接地螺栓和明顯的接地標(biāo)志，接地螺栓的參考尺寸為M8。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)21二〕機(jī)架式系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)1)模擬地、數(shù)字地、電源地和保護(hù)地通過匯流條在機(jī)架匯接點(diǎn)單點(diǎn)匯接。2)模擬地和數(shù)字地根據(jù)產(chǎn)品具體情況可以采取兩種匯接方式(一個(gè)公共匯流條，在匯流條上單點(diǎn)匯接或兩個(gè)公共匯流條，在機(jī)架匯接點(diǎn)單點(diǎn)匯接)。3)根據(jù)產(chǎn)品特殊情況，對特殊單元電路的地，使用匯流條匯接于機(jī)架匯接點(diǎn)。例如大的干擾源或特別敏感系統(tǒng)的分離地。4）機(jī)架接地點(diǎn)和匯接點(diǎn)距離盡可能近，接地點(diǎn)再以最短的扁平電纜接到大地（接地平面）。

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模擬工作地?cái)?shù)字工作地電源地保護(hù)地保護(hù)地匯流條電源地匯流條工作地匯流條機(jī)架接地點(diǎn)匯接點(diǎn)機(jī)架式系統(tǒng)接地樹示意圖

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三〕機(jī)架式系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)多層機(jī)框的接地：一個(gè)設(shè)備的多層機(jī)框，各機(jī)框的部件的工作地和保護(hù)地應(yīng)分別引線接到相應(yīng)的匯流條上而不能靠導(dǎo)軌條、絞鏈、螺絲等部件去接地。設(shè)備接大地：⑴工作地、保護(hù)地、-48V地連接到機(jī)殼接地螺栓，再由機(jī)殼接地螺栓用接地線引至接地樁或接地匯集線上，見下圖。如果-48V電源與

5V或

12V電源有共地的要求（如用戶板），-48V地與工作地在后背板上（靠近-48V電源輸入插座位置）再相連。如果機(jī)房接地匯集線和-48V供電線在地面走線，則接地螺栓應(yīng)設(shè)置在機(jī)架下方?；蛘邫C(jī)架上下方均設(shè)置接地螺栓，以方便靈活接線。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)24

－48V后背板1后背板2后背板3后背板4后背板5工作地匯流條保護(hù)地匯流條－48V地匯流條－48V匯流條－48V地機(jī)房接地匯集線圖立式大機(jī)架設(shè)備的接地設(shè)計(jì)接地螺栓電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)25

⑵對于有多個(gè)機(jī)架的設(shè)備，各個(gè)機(jī)架的工作地、保護(hù)地和機(jī)殼接地分別用接地線引到接地樁或接地匯集線上。⑶對于三線五線制交流供電的設(shè)備，機(jī)殼要接交流保護(hù)地線。⑷對于無法接大地的載體，如飛機(jī)、輪船、汽車，可把其機(jī)身的金屬殼體當(dāng)成大地，設(shè)備的工作地、保護(hù)地和機(jī)殼接地直接接到其金屬殼體上。

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⑸接地線材料為多股銅線，截面積≥35mm，兩端應(yīng)焊接銅鼻子。⑹設(shè)備機(jī)殼接地螺栓應(yīng)足夠大（M8），位置要靠近接地匯集線，接地螺栓處應(yīng)有明顯的接地標(biāo)志。⑺工作地、保護(hù)地、-48V地和設(shè)備機(jī)殼接地以及建筑防雷接地共用一組接地體，稱為聯(lián)合接地，以避免雷擊時(shí)出現(xiàn)的地電位反擊效應(yīng)。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)27四〕臺(tái)式設(shè)備的接地設(shè)計(jì)1〕塑料外殼，220VAC三芯插頭供電典型的設(shè)備電腦顯示器、小型示波器等。220VAC電源通過開關(guān)電源，或變壓器整流穩(wěn)壓電源，變換成為直流電源給設(shè)備電路供電，三芯插頭的接地端接開關(guān)電源的地或屏蔽殼，變壓器的屏蔽殼，內(nèi)部電路接地處于懸浮狀態(tài)或者一點(diǎn)接三芯插頭的接地端，塑料外殼的內(nèi)層如果鍍涂導(dǎo)電屏蔽層，也要接內(nèi)部電路地。與其他設(shè)備互聯(lián)時(shí)，電路工作地作為接口接地，其輸出接口芯線通常串接1KΩ電阻防止對地短路，輸入接口通常帶有隔直電容

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2〕塑料外殼，220VAC三芯插頭外接鎮(zhèn)流器供電，設(shè)備低壓直流供電典型的設(shè)備小型化視訊終端等。220VAC電源通過開關(guān)電源，或變壓器整流穩(wěn)壓電源，變換成為直流電源通過直流電源線給設(shè)備電路供電，電路接地處于懸浮狀態(tài)或者一點(diǎn)接三芯插頭的接地端，塑料外殼的內(nèi)層如果鍍涂導(dǎo)電屏蔽層，也要接內(nèi)部電路地。與其他設(shè)備互聯(lián)時(shí)，電路工作地作為接口接地，輸出接口芯線通常串接1KΩ電阻防止對地短路或使用變壓器隔離輸出，輸入接口通常帶有隔直電容或變壓器。

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三PCB板的接地設(shè)計(jì)

一〕PCB板的接地設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)說明1〕應(yīng)建立分布參數(shù)的概念。高于一定頻率時(shí)，任何金屬導(dǎo)線都要看成是由電阻、電感構(gòu)成的器件。因此，接地引線具有一定的阻抗并且構(gòu)成電氣回路，不管是單點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地，都必須構(gòu)成低阻抗回路進(jìn)入地或機(jī)架。2〕接地電流流經(jīng)接地線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)和天線效應(yīng)。3〕接地板上充滿高頻電流和干擾場形成的渦流。因而，在接地點(diǎn)之間構(gòu)成許多回路，這些回路的直徑（或接地點(diǎn)間距）應(yīng)小于最高頻率波長的1/20。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)30二〕PCB板的接地設(shè)計(jì)的原則1〕在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用單點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí)，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1～10MHz時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。

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2〕工作地和保護(hù)地分開。由于浪涌、靜電及其他過電流的影響，會(huì)造成工作地電位的漂移，影響系統(tǒng)正常工作，甚至造成系統(tǒng)癱瘓。因此保護(hù)地和工作地在單板上必須分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用并聯(lián)單點(diǎn)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)32

3〕接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用細(xì)線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗。如有可能，接地線應(yīng)在2～3mm以上。4〕接地線不應(yīng)構(gòu)成閉環(huán)路。5〕CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對不用端要接地或接正電源。6〕電源是主要的干擾源，為避免電源的雜波對工作地的干擾，電源地和工作地在單板上需要分開。

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由于射頻電路工作頻率高，容易引起無用信號(hào)的耦合，要求接地引線短、分布參數(shù)小、地電位穩(wěn)定，應(yīng)把電路的地線與組件的金屬外殼緊密相連，即外殼作為工作地使用。

三〕射頻組件印制版的接地設(shè)計(jì)

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)34四〕與后背板相連的插座上地線插針的設(shè)計(jì)1〕地線插針應(yīng)足夠多且應(yīng)縱向安排，接地線與地線插針連線要足夠粗，以免形成接地瓶頸。2〕對于高頻信號(hào)尤其是高頻時(shí)鐘信號(hào)，四周應(yīng)用地線插針包圍。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)35五〕信號(hào)電纜線屏蔽層的接地

1〕信號(hào)電纜線屏蔽層的接地可分為單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。2〕以傳輸信號(hào)的λ/4為界，線長小于λ/4的情況下，一般用單點(diǎn)接地；當(dāng)電纜線長度大于λ/4時(shí)，應(yīng)采用多點(diǎn)接地（因?yàn)榕c其它導(dǎo)線一樣，電纜線的屏蔽層也能起到天線的作用）。在采用多點(diǎn)接地時(shí)，如果做不到每隔0.05λ至0.1λ有一個(gè)接地點(diǎn)的話，至少也應(yīng)將電纜線的始端與終端的屏蔽層都接地。對電纜線的多點(diǎn)接地來說，一個(gè)附加好處是可減少屏蔽層的靜電耦合。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)363〕若使用屏蔽之絞股電纜，則于穿過接頭與裝備連接時(shí)，接頭中應(yīng)備有單獨(dú)的插針供屏蔽用。在高能量的靜電場合里，電纜常使用雙層或三層屏蔽，通常內(nèi)層屏蔽于電源端接地，而外層屏蔽則于負(fù)載端接地。4〕原則上應(yīng)在接地的信號(hào)源或接收器一側(cè)接地；控制裝置之間的信號(hào)應(yīng)在線路對地電容大的一端接地，這樣能減少信號(hào)電纜對地分布電容的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)電纜屏蔽層大多在信號(hào)電纜數(shù)量最多的控制裝置一側(cè)接地，例如數(shù)控裝置的中央柜、計(jì)算機(jī)柜或輸入輸出柜等。5〕測溫電纜屏蔽層應(yīng)該在被測裝置一側(cè)接地。采用雙重靜電屏蔽的電纜，通常均把其外屏蔽層接到系統(tǒng)地線。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)37六〕PCB的布層設(shè)計(jì)

1）PCB板布層原則：

1〕電源層最好緊鄰接地層且在接地層的下面。2〕電源是通訊系統(tǒng)中最重要的干擾源之一，電源層和地線層的阻抗越低，則相互耦合越大，有利于地線層對電源層干擾信號(hào)的吸收。接地層的面積大于電源層的面積，可以充分發(fā)揮接地層的屏蔽作用，減小電源層對信號(hào)層的干擾。接地層的面積最大且比電源層的面積至少大20H，H為PCB板的板層厚度。信號(hào)層面積根據(jù)信號(hào)層器件密度酌情縮進(jìn)，縮進(jìn)寬度越大越好。

3〕高頻電路、邏輯電路、時(shí)鐘電路等重要信號(hào)線最好布于PCB板內(nèi)部緊靠參考地平面，其他信號(hào)線次之。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)382）示例：四層板的疊層設(shè)計(jì)四層板根據(jù)信號(hào)的安排情況有以下兩種方式：1）以TOP層作為主信號(hào)層，見下圖（a），完整的地平面緊鄰主信號(hào)層。2）以BOTTOM層作為主信號(hào)層，見下圖（b），完整的地平面緊鄰主信號(hào)層。設(shè)備對其進(jìn)行測試和檢查。

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〔a〕

（b）

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)40八層板的疊層設(shè)計(jì)若PCB的器件和走線密度很高時(shí)，可以采用有五個(gè)信號(hào)層的八層板，如下圖（a）。注意將IS2層沒有布線而且IS3層的相應(yīng)位置也沒有布線的空間敷實(shí)心的地銅皮。以保證不影響IS3層信號(hào)的阻抗，而且不使壓板出現(xiàn)翹曲。若PCB的器件速度高則可以采用下圖（b）的結(jié)構(gòu)，電源層緊鄰地層可以降低電源噪聲，完全的層對稱，阻抗控制簡單。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)41

〔a〕

（b）

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)423）20H原則20H原則是指將電源平面比地平面的邊界尺寸縮進(jìn)20倍H（H為電源平面與地平面的距離）時(shí)，可以有效地減小兩個(gè)平面間對外的輻射。當(dāng)尺寸小10H時(shí)，輻射強(qiáng)度開始下降，當(dāng)尺寸小20H時(shí)，輻射強(qiáng)度下降70％，當(dāng)尺寸小100H時(shí)，輻射強(qiáng)度下降98％，見圖10。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)43

圖1020H原則原理

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)44在實(shí)施20H原則時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先滿足信號(hào)的回路最小，信號(hào)阻抗連續(xù)。即，縮進(jìn)電源平面時(shí)，若相鄰的信號(hào)層在電源平面邊緣有走線，可以在此范圍內(nèi)不考慮20H原則，確保信號(hào)不跨越，而且電源平面的邊緣應(yīng)該延伸出信號(hào)線位置。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)454）3W原則

3W原則是指兩根印制線的中心距大于等于3倍印制線的寬度時(shí)，即線間距是2倍線的寬度，可以有效地減少信號(hào)之間的耦合，使信號(hào)有較“干凈”的回流路徑。一般對高速時(shí)鐘線、控制線使用3W原則。高速總線不強(qiáng)求使用3W原則。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)46

四元器件的接地設(shè)計(jì)

一〕機(jī)殼上的元器件的接地設(shè)計(jì)當(dāng)金屬外殼接插件穿過機(jī)殼接出,機(jī)殼開孔必須小于接插件的金屬外殼，如圖12所示。接插件金屬外殼與機(jī)殼之間可接專用金屬簧片確保良好搭接。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)47圖12接插件的金屬外殼與機(jī)殼良好搭接機(jī)殼機(jī)殼上的開孔接插件金屬外殼電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)48二〕功能單板上元器件的接地設(shè)計(jì)：⑴在雙層板上，當(dāng)一個(gè)IC芯片（如模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片）既有模擬地又有數(shù)字地時(shí)，元器件的數(shù)字地引腳直接接至模擬地引腳，再接至印制版的模擬地母線上。

⑵在雙層板上，一個(gè)大規(guī)模IC芯片的多個(gè)接地引腳應(yīng)盡量直接相連后再單點(diǎn)接到印制板的相應(yīng)地線上。⑶屏蔽裝置（變壓器靜電屏蔽層、屏蔽板和屏蔽盒）應(yīng)接到靜電防護(hù)與屏蔽地或工作地。電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)49⑷復(fù)位按鈕、撥碼開關(guān)、接插件的金屬外殼和用于ESD防護(hù)的器件的接地端應(yīng)接到靜電防護(hù)與屏蔽地或工作地。⑸CMOS電路不用的輸入端不能懸空，應(yīng)直接接數(shù)字地（也可通過電阻接電源）。⑹用于雷擊浪涌過壓保護(hù)器件的接地端必須接到保護(hù)地。⑺箝位二極管的接地端應(yīng)接到靜電防護(hù)與屏蔽地或工作地。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)50三〕后背板上元器件的接地設(shè)計(jì)1〕如果有金屬外殼接插件，應(yīng)布局在靠近邊角的位置，其金屬外殼通過兩端的固定螺絲與后背板的靜電防護(hù)與屏蔽地相連。2〕如果信號(hào)線從后背板引入且該信號(hào)線必須接ESD防護(hù)器件，則ESD防護(hù)器件宜安排在后背板上而不安排在功能單板上，這時(shí)，ESD防護(hù)器件的接地端應(yīng)與后背板的靜電防護(hù)與屏蔽地相接。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)51四〕金屬部件和接插件的接地設(shè)計(jì)

1〕對于必須用金屬但與內(nèi)部電路無聯(lián)系的部件如固定單板的金屬鎖簧和起拔拉手，外表應(yīng)涂復(fù)絕緣層，以增加絕緣強(qiáng)度，嚴(yán)禁接工作地，必須與內(nèi)部電路隔離8mm以上。

2〕具有金屬殼體而人手又經(jīng)常接觸的部件如接插件、散熱器等部件，其金屬殼體應(yīng)與接地的機(jī)殼或底板緊密相連。內(nèi)部電路在靠近這些部件的部位，應(yīng)采用大面積接地，另外，內(nèi)部電路（包括地）應(yīng)離開接插件金屬殼體5mm以上。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)52五〕接地泄放

對于接插件，由于其金屬外殼距離信號(hào)芯線僅2.2mm，金屬外殼上的靜電干擾可通過信號(hào)芯線進(jìn)入內(nèi)部電路（試驗(yàn)表明，6000V靜電能擊穿4mm的空氣隙），所以，要抑制進(jìn)入電路的干擾信號(hào)，主要是接地泄放。通常具有金屬殼體而人手經(jīng)常接觸的部件如鑰匙鎖、接插件、散熱器等部件，其金屬殼體應(yīng)與接地的設(shè)備外殼或底板緊密相連，用以泄放人體的靜電荷；內(nèi)部電路在靠近這些部件的部位，應(yīng)采用大平面接地，如無法采用大平面接地，則接地母線應(yīng)盡可能粗，對于外殼為工作地的設(shè)備，接地端應(yīng)就近接外殼以便靜電荷盡快泄放到靜電容量較大的外殼上；另外，內(nèi)部電路應(yīng)離開這些金屬殼體5mm以上。

電力電子技術(shù)中的接地設(shè)計(jì)53

重點(diǎn)審查項(xiàng)目

1數(shù)字工作地與模擬工作地是否連到工作地匯流條上，并通過匯流條在機(jī)架匯接點(diǎn)單點(diǎn)匯接？12電源地是否連到電源地匯流條上？3保護(hù)地是否連到保護(hù)地匯流條上？4工作地、電源地、保護(hù)地是否在機(jī)架上匯接，然后從機(jī)架引連接線到機(jī)房提供的接地總匯流排上？5交流供電的設(shè)備，機(jī)殼是否接交流保護(hù)地線？6匯流條到機(jī)架地匯接點(diǎn)、機(jī)架到外部接地匯流排的接地線是否采用多芯銅線？

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