電路板的地如何與外殼地相連?

有一種比較推薦的方式:
電路板放置在金屬機殼中,機殼連接大地。電路板的GND與機殼之間通常使用一個電容(1~100nF/1KV)並聯一個電阻(1M)連接。

這樣做的原理是什麼?請看下文。

1.電容的作用

電容是通交流阻直流的。假設機殼良好連接大地,從電磁抗擾度角度,該電容能夠抑制高頻干擾源和電路之間的動態共模電壓;從EMI角度,電容形成了高頻路徑,電路板內部產生的高頻干擾會經電容流入機殼進入大地,避免了高頻干擾形成的天線輻射。另一種情況,假設機殼沒有可靠接大地(如沒有地線,接地棒環境乾燥),則外殼電勢可能不穩定或有靜電,如果電路板直接接外殼,就會打壞電路板芯片,加入電容,能把低頻高壓、靜電等隔離起來,保護電路板。這個並聯電容應該用Y電容或高壓薄膜電容,容值在1nF~100nF之間。

2.電阻的作用

這個電阻可以防止ESD(靜電釋放)對電路板的損壞。假如只用電容連接電路板地和機殼地,則電路板是一個浮地系統。做ESD測試時,或在複雜電場環境中使用,打(進)入電路板的電荷無處釋放,會逐漸累積;累積到一定程度,超過了電路板和機殼之間的絕緣最薄弱處所能耐受的電壓,就會發生放電——在幾納秒內,PCB上產生數十到數百A的電流,會讓電路因電磁脈衝宕機,或者損壞放電處附近連接的元器件。並聯該電容,就可以慢慢釋放掉這個電荷,消除高壓。根據IEC61000的ESD測試標準10s/次(10s放完2kV高壓電荷),一般選擇1M~2M的電阻。如果機殼有高壓靜電,則該大電阻也能有效降低電流,不會損壞電路芯片。

3.工程實際中需要考慮的問題

①機殼地可能並不是可靠的接地,如配電網中不符合安規,沒有地線;接地棒周圍土壤太乾燥,接地螺栓生鏽或鬆動。
②環境是存在電磁干擾的,工作環境中有大功率變壓器、大功率電機、電磁電爐、高壓電網諧波等。
③PCB內部是會產生高頻噪聲的,如高頻開關管、二極管、儲能電感、高頻變壓器等。
這些干擾因素都會導致PCB的信號地和機殼的電勢波動(同時含有高頻低頻成分),或者二者之間存在靜電,所以對它們良好可靠的接地處理是必要的,也是產品安規要求的。

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