接地――開關(guān)電源設計中的保護帳

　　現(xiàn)如今，開關(guān)電源已經(jīng)代替了線性穩(wěn)壓電源，活躍在電子電力設計領(lǐng)域當中。人們也逐漸意識到，開關(guān)電源已經(jīng)改變了電子設計行業(yè)的技術(shù)方向。在電源設計中，安全往往是第一位的，在開關(guān)電源中也是如此，接地能夠保護使用者的人身安全，并且確保電力設備的正常運行，那么在開關(guān)電源中合適的接地方式是什么?常見的接地符號又有哪些呢?本文就將對開關(guān)電源當中的接地問題進行介紹。

　　接地的定義是什么?

　　在現(xiàn)代接地概念中、對于線路工程師來說，該術(shù)語的含義通常是“線路電壓的參考點”.對于系統(tǒng)設計師來說，它常常是機柜或機架。對電氣工程師來說，它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”.注意要求是“低阻抗”和“通路”。

　　常見的接地符號

　　PE、PGND、FG-保護地或機殼;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)電源(電池)回流;GND-工作地;DGND-數(shù)字地;AGND-模擬地;LGND-防雷保護地。

　　合適的接地方式是什么?

　　接地有多種方式，有單點接地，多點接地以及混合類型的接地。而單點接地又分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。一般來說，單點接地用于簡單電路，不同功能模塊之間接地區(qū)分，以及低頻(f10MHz)電路時就要采用多點接地或者多層板(完整的地平面層)。

　　開關(guān)電源為什么要接地?

　　接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設備遭雷擊而采取的保護性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起到保護建筑物的作用。同時，接地也是保護人身安全的一種有效手段，當某種原因引起的相線(如電線絕緣不良，線路老化等)和設備外殼碰觸時，設備的外殼就會有危險電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠遠不能滿足要求。

　　舉個例子來說，各個設備之間的信號都需要一個“地”來作為信號的基準參考地。而且隨著電子設備的復雜化，信號頻率越來越高，因此，在接地設計中，信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當就會嚴重影響系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。最近，高速信號的信號回流技術(shù)中也引入了 “地”的概念。

　　為什么要將模擬地和數(shù)字地分開，如何分開?

　　模擬信號和數(shù)字信號都要回流到地，因為數(shù)字信號變化速度快，從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會很大，而模擬信號是需要一個干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起，噪聲就會影響到模擬信號。

　　一般來說，模擬地和數(shù)字地要分開處理，然后通過細的走線連在一起，或者單點接在一起。總的思想是盡量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是非常嚴格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開，如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。

　　單板上的信號如何接地?

　　在一般情況下，進行設計時最好采用就近接地，并且在有了完整的多層板設計之后，再對普通信號進行接地就非常容易了，基本原則是保證走線的連續(xù)性，減少過孔數(shù)量，靠近地平面或者電源平面等等。

　　單板的接口器件如何接地?

　　有些單板會有對外的輸入輸出接口，比如串口連接器，網(wǎng)口RJ45連接器等等，如果對它們的接地沒有做好的話也會影響到正常工作，例如網(wǎng)口互連有誤碼，丟包等，并且會成為對外的電磁干擾源，把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來說會單獨分割出一塊獨立的接口地，與信號地的連接采用細的走線連接，可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的，對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。

　　帶屏蔽層的電纜線中屏蔽層如何接地?

　　屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上，而不是信號地上，這是因為信號地上有各種的噪聲，如果屏蔽層接到了信號地上，噪聲電壓會驅(qū)動共模電流沿屏蔽層向外干擾，所以設計不合理的電纜線一般都是電磁干擾的最大噪聲輸出源。

　　現(xiàn)代人們的生活已經(jīng)越來越離不開電子設備，而電子設備都必須依賴穩(wěn)定安全的電源。開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)滲透到各種電子設備領(lǐng)域，希望大家都能在本篇文章當中找到自己目前正在困惑的問題，并順利得到解答。