电力电子技术中的接地设计.pptx

电磁兼容设计---接地设计一概述一〕接地设计的基本原理：
好的接地系统是抑制电磁干扰的一种技术措施，其电路和设备地线任意两点之间的电压与线路中的任何功能部分相比较，都可以忽略不计；差的接地系统，可以通过地线产生寄生电压和电流偶合进电路，地线或接地平面总有一定的阻抗，该公共阻抗使两两接地点间形成一定的压降，引起接地干扰，使系统的功能受到影响。从而影响产品的可靠性。二〕接地的目的
接地的目的主要有三个：
1)接地使整个电路系统中所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地工作。
2)防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。
三〕电子设备“地”的主要种类：
1）大地——地球，良导体，有效地吸收和发散电流。
2）系统地——信号回路的电位基准点，简称系统地、工作地或电源地。
3)模拟地——连接模拟元器件接地引出端形成的地线。
4)数字地——连接数字元器件接地引出端形成的地线。
5)保护地——连接保护元器件接地引出端形成的地线。
6)屏蔽地——连接屏蔽体接地端形成的地线。
7）机壳地――连接设备的机壳。
8）防雷地――为防直击雷而在建筑物上安装的连接各种接闪器（避雷器）至接地网的地线。
9)安全地――为保证人身和设备的安全而接的地线。四〕接地设计的基本原则：
接地设计的基本原则是电位相同、内部电路不互相干扰、抵御外来干扰。各种地电位相同使不同性质的电路有一个统一的基准电位，保证电路功能的顺利实现。电位相同要求不同的地就近相连。内部电路不互相干扰要求不同的地在较远处相连。所以，电位相同和不互相干扰是一对矛盾的双方，在何处相连应考虑哪一方占主导地位。当设备受到的外来干扰（例如：ESD干扰，EFT干扰，辐射干扰）较大时，提高设备对外来干扰的抵御能力上升为主要矛盾，这时，各种地应合并为大面积接地。五〕接地的方式：
1浮动地
2单点接地
1〕并联单点接地
2〕串联单点接地
3多点接地
4复合接地浮动地
对于电子产品而言，浮动地是指设备的地线在电气上与参考地及其它导体相绝缘，即设备浮动地，如图1所示；另一种情况是在有些电子产品中，为了防止机箱上的骚扰电流直接耦合到信号电路，有意将信号地与机箱绝缘，即单元电路浮动地
单点接地
接地点只有一个的连接方式。在频率低于1MHz时，较适于单点接地，主要可以克服地环路因素造成系统的相互干扰。按照接地点的不同，单点接地可以分为并联单点接地和串联单点接地两种形式。
并联单点接地
接地点只有一个，是将需要接地的各部分，分别以接地导线直接连到电位基准点（一般是直流电源的负极或零伏点）；或者用树枝状的多点放射式。如图2所示。因为这样仅有很少的公共信号返回导体，能有效地避免公共阻抗和接地闭合回路造成的干扰。缺点是接地线又长又多，经济性差，而且限制了装置的工作速度或频率。
并联单点接地主要应用于机框内各种汇流条的汇接。
串联单点接地
接地点只有一个，是以一截面积足够大的导体作为接地母线，直接接到电位基准点。如图3所示。需要接地的各部分就近接到该母线上，由于接地母线阻抗很小，故能够把公共干扰减弱到允许的程度。布局时，应把功率回路的接地点安排在靠近电源的地方，而把小电流回路的接地点安排在远离电源的地方。
串联单点接地主要应用于机框内各单板参考地到汇流条的连接
多点接地
接地点多于一个的连接方式。如图4所示。在高频(f>10MHz)情况下，由于接地线的长度过长，引线电感和分布电容的影响不能忽略，为降低接地阻抗、消除分布电容的影响而平面式多点接地，即利用一导电平面（如底板或多层印制电路板的导电平面层等）作为基准地，需要接地的各部分就近接到该基准地上。由于导电平面的高频阻抗很低，所以各处的基准电位比较接近。为进一步减少接地回路的压降，可用旁路电容等办法减少返回电流的幅值及前沿陡度。
多点接地方式主要应用于高频信号到参考平面的连接。
复合接地
单点接地和多点接地同时作用的连接方式。如图5所示。既包含了单点接地地特性，也包含了多点接地地特性。主要应用于1MHz<f<10MHz，低频时单点接地，高频时多点接地的场合和复杂系统的接地。
一〕设备〔系统〕接地的原则
电磁噪声或电磁干扰引起的故障，绝大多数（约占57％）出自机壳地、工作地线路的电位波动。降低机壳地、工作地线路阻抗，对于抗脉冲噪声和静电放电都有利。
接地是为了在电路和某些基准点之间建立良好的电气通路，为所有的信号提供一个公共的参考电平，以及防止因设备带电对人员造成电击危害。1)接地的好坏取决于搭接的好坏。两接地点间的电位差或由于磁通交连使基准电位变化。
2)所有的接地都必须避免公共阻抗传导耦合、高阻抗