开关电源电路中“地”线的合理布局与走线结构设计!
发布时间:2020-04-26 11:46:57 浏览:3582
理想化接地线应是一个零电位差、零阻抗匹配的物理上的实体,具体的走线中,接地线在PCB上,实际上会出现阻抗匹配的成分,又有接触电阻、电感器组成的电抗的成分;按照动量守恒定律,有电流量通过便会出现压力降,接地线跟源组成控制回路,此控制回路的电磁场理论会磁感应出外部电磁场理论的RF电流量,即常说的“噪音”,因此引起EMI现象
开关电源电路中地的分类
Ⅰ、交流地:交流电流的地线,这种地通常是出现噪音的地,应与大地区分开
Ⅱ、直流地直流电路“地”,零电位差参考点
Ⅲ、模拟地:是各种各样模拟量输入信号的零电位差
Ⅳ、数字地:也叫逻辑思维地,是数字电路各种各样开关量(数字量)信号的零电位差
Ⅴ、热地:指电力变压器初级地,跟电网不分隔,感应起电
Ⅵ、冷地:指电力变压器次级地,跟电网分隔,不感应起电
Ⅶ、输出功率地:大电流量网络元器件、输出功率电子与磁性元器件的零电位差参考点
Ⅷ、信号地:通常指传感技术转变信号的接地线
Ⅸ、安全地:提供大地接路线的控制回路,可避免触电危险性
Ⅹ、屏蔽地:为智能互联系统的电缆线与关键机架提供0V参考或磁屏蔽材料,避免静电感应和电磁场磁感应
Ⅺ、系统地:整个模拟系统、模拟信号公共性参考点
Ⅻ、浮地:将电路中某条环路作为0V参考而不接地装置
接地装置的方式
Ⅰ、单点接地装置
●指所有的电路的接地线接到公共性接地线的同一点,以减少地控制回路彼此之间的相互反应。
●还可以避免不同分系统中的电流量与RF电流量,通过同样的返回途径,因此避免导致彼此之间的共模噪音耦合。
●按照不同体系的特点,还可以选用串联单点接地装置与电容串联单点接地装置。
A、单点串联接地装置:指所有的的元器件的地都连接到地系统总线上,随后通过系统总线连接到地汇触点
●出现着相互的共阻抗干扰性:
●优点:
遍布传输的阻抗匹配非常小
走线简单,整洁美观
●缺点:
不合适于高频电路(f≥1MHz)
不合适于多个输出功率控制回路电路
各分系统彼此之间出现着共阻抗干扰性
基于对地接触电阻的反应,会出现正弦波振荡器现象,大大增加接地线的阻抗匹配
B、单点并联接地:指所有的的元器件的地会直接接到地汇触点,不共用地系统总线
●优点:
还可以避免体系内各模块彼此之间的共阻抗干扰性
●缺点:
不合适于高频电路(f≥1MHz)
会受到正弦波振荡器的反应
基于各自的接地线较长,地控制回路阻抗匹配不同,会加剧地噪音的反应,引起RF现象
Ⅱ、多点接地装置
指体系内各局部电路就近接地装置
●优点:
多根高压导线电容串联还可以大幅度降低接地装置导电介质的总电感器
还可以提供较低的接地装置阻抗匹配
●缺点:
每根等电位连接线的长度不低于的信号波长的1/20
多些接地线有可能会引发装置内部结构造成许多接地线环路,导致降低装置对外部的电磁场的抵制能力
各种不同的电源模块、装置之间组网时,电源线回路比较容易引发EMI的问题
Ⅲ、融合接地线
●紧密结合了单点接地线和多些接地线的综合技术应用,一般是在单点接地线的基础上再按照很多电感或电容多些接地线,它是通过电感、电感器件在各种不同频段下有各种不同特性阻抗的性能指标,使电源线系统在各种不同的频段下具有各种不同的接地线结构,重要应用于工作在融合频段下的电机控制系统。
●要思考分清楚数字电路的地与数字电路的地,相应他们的极佳公共定位点
Ⅳ、接地线的一般选取的基本准则
●以最高频段(相关联波长为λ)为思考构造函数,当磁电式传感器的长度L>λ,则视为高频电路,反之,则视为超低频高压发生器电路。
(1)超低频高压发生器电路(<1MHz),提倡采用单点接地线;
(2)高频电路(>10MHz),提倡采用多些接地线;
(3)高、超低频高压发生器融合电路,采用融合接地线。
总结:
●依据具体技术应用,先分清楚电源线的种类,随后选择各种不同的接地线形式
●无论哪种接地线形式,都须遵循“低特性阻抗,低噪声”的基本准则
驱动电源线:
驱动源的电源线要尽可能靠近被驱动器件,便于组成最小环路,降低振荡与EMI的问题
Y电容的接地点:
●有关于“源”的基本概念
●“静地”是源的中低端
●Y电容的定位点,注重一个“静”,很显而易见上图Y电容极佳定位点事C1的负端,相应变压器T1的次级7脚。
热管散热器接地线:
热管散热器处在地电位差,有源器件处在射频电位差,故热管散热器工作时能够等效于一个大的共模去耦电容,将RF电流量接入地.
局部性接地面的技术应用
局部性接地面能够捕获元器件跟振荡器内部结构产生的RF磁通量,在高频电路中最普遍.
总结:
●要明白“地”的基本概念与分类
●根据地的种类选择各种不同的接地线形式
●具体布线要紧密结合安规、EMC的规定
●关键是要理解“地”在开关电源中的功能,布线时必须考虑利弊得失
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