5.4 地线设计
地线设计是一项重要的设计也是解决EMC 问题最有效和最廉价的方法。但实际应用时技术却相当复杂。
如不考虑安全接地仅从电路参考点的角度考虑接地可分为悬浮地,单点接地,多点接地和混合接地。
悬浮地
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悬浮地,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,有意使信号地与机箱绝缘,即单元电路悬浮地。悬浮地容易产生静电积累和静电放电,而成为破环性很强的干扰源。
单点接地
是为许多在一起的电路提供共同参考点的方法。它没有公共阻抗耦合和低频地环路的问题在1MHz 以下能工作得很好,但当频率升高时由于接地的阻抗较大电路上会产生较大的共模电压,所以要加一定的改进,将具有类似特性的电路连接在一起。为了减少公共阻抗耦合,骚扰最大的电路应该最靠近公共点。
多点接地
多点接地能够避免单点接地在高频时的问题。
混合接地
它既包含了单点接地的特性也包含了多点接地的特性。例如,系统内的电源需要单点接地,而射频部分则需要多点接地。混合接地是使用电抗型器件使接地系统在低频和高频时出现不同的特性。
地线系统的设计步骤如下:
a) 分析设备内各类部件的骚扰特性和敏感特性
b) 搞清除设备内各类电路的工作电平
c) 将地线分类划分组
d) 画出总体布局框图
e) 排出地线网
总的来说对于低于1MHz 的场合尽量使用单点接地,高于10MHz 时由于地线的电感使接地阻抗增加寄生电容产生意外的通路,应采用多点接地多点连接到一个低阻抗平面或屏蔽体上是较好的方法。
5.5 元器件布局及印制电路板布线
布线间的电磁耦合是通过电场和磁场进行的,因此在布线时,应注意对电场与磁场耦合的抑制。
1)增大线间距离,特别是使干扰源与敏感电路之间尽可能地大;
2)应尽量降低电源线和地线的阻抗,因为电源线、地线和其它印制线都有电感,当电源电流变化较大时,将会产生较大的压降,而地线压降是形成公共阻抗干扰的重要因素,所以应尽量缩短地线,也可尽量加粗电源线和地线线条 。
3)确定关键电路部分,包括:强干扰源和高敏感电路,对其采取特殊的隔离措施;
4)减小干扰源和敏感电路的环路面积;
5)设计线路板时,充分考虑器件的位置和方向;以便大大降低线路间耦合。
6 结语
开关电源电磁兼容性是电子设备或系统的主要性能之一,也是实现设备或系统规定功能的重要保证。电磁兼容设计的目的是使产品在预期的电磁环境下正常工作无性能降低或故障;同时,电源产品满足标准规定的电磁极限值要求,对电磁环境而言不是一个新污染源,而实现电磁兼容。