江滨浩         第三章  接地技术  概述  安全接地  地环路问题与解决方法  公共阻抗耦合问题  各种接地方法                       概   述 接地的概念： 一般指为了使电路、设备或系统与“地”之间建立通路，而将电路、设备或系统连接到一个作为参考电位点或参考电位面的良导体的技术行为 接地的分类:  安全接地  信号接地   接地的要求 :   理想的接地应使流经地线的各个电路、设备的电流互不影响。     理想的接地导体(导线或导电平面)应是零阻抗的实体，即各接地点之间没有电位差。                  安 全 地             接零保护接地              信 号 接 地 传统定义：    地线就是电路中的电位参考点，它为系统中的所有电路提供一个电位基准（假设零阻抗的理想）。 真实情况 地线为信号流回源的路径（少刻意画出） 地线阻抗不为零，电流流过有限阻抗时，必然会导致电压降 接地体(导线或导电平面) 各接地点之间有电位差 信号回路阻抗不为零    地线引发干扰问题的原因  接地体(平面）地线电位示意图                  信 号 接 地                  导线的阻抗 导线的阻抗＝电阻＋内电感             圆柱导线的阻抗        金属条与导线的阻抗比较                 回路的阻抗   地线问题1－地环路干扰        地环路干扰形成的原因       地环路干扰形成的原因    解决地环路干扰的方法  在地线上干扰电流确定时（情况3），应减小地线阻抗，从而减小干扰电压 在地线上干扰电压确定时（情况2）， ，增加地环路的阻抗，从而减小地环路共模电流 单点接地消除了地环路 更实用的方法：   隔离变压器、光耦合、共模扼流圈、平衡电路等方法  思考题：当将一端的设备与地线断开时，干扰现象消失，往往说明有地环路干扰问题，但是为什么不能反过来说：“当有地环路干扰时，只要将一端电路与地线之间的联线断开，就可以解决问题” ？            隔离变压器 光隔离器（光电耦合器）          共模扼流圈的作用          共模扼流圈的作用   平衡电路对地环路干扰的抑制    地线问题2－公共阻抗耦合 当两个电路的地电流流过一个公共阻抗时， 就发生了公共阻抗耦合。      公共阻抗耦合实例           接地方式种类             串联单点接地                串联单点接地             单点并联接地           多点接地           混合接地              接地选择原则 对低频（小于1MHz）和公共地面小的情况（小于波长的 20  分之一），用单点接地。 对高频（大于10MHz）和公共地面大的情况（大于波长的20分之一），用多点接地。   介于上述两种情况，用混合接地。               悬浮接地 悬浮接地是将信号接地与安全接地分开的方法                  串联单点、并联单点混合接地     例：线路板上的地线             长地线的阻抗               单点接地实例                多点接地实例             浮点接地实例      接地位置不当造成的干扰案例 电路1 电路2 地电流1 地电流2 公共地阻抗 ~ Vg ~ ~ 改进1 改进2   说明：放大器（或类似电路）的实质是用小信号来对直流电  源调制，得到功率较大的信号。因此，共用直流电源的路径上  的公共阻抗都会造成耦合干扰。  放大器 功率放大器 Vg 降低公共阻抗的电压 避开公共阻抗的电压           信号接地方式   并联单点接地      串联单点接地    混合接地    多点接地     单点接地 优点：简单 缺点：公共阻抗耦合 1 2 3 I1 I2 I3 A B C R1 R2 R3 1 2 3 I1 I2 I3 A B C  各电路的地电位只与本电路的地电流及地线阻抗     有关,   不受其他电路的影响。  优点：无公共阻抗耦合，  缺点：接地线过多，长度为(波长／4)的奇数倍，为辐射天线  适用于低频电路  优点：无公共阻抗耦合，地线较短地线较短，               适合于高频情况  缺点：地环环路干扰 R1 R2 R3 L1 L2 L3 电路1 电路2 电路3 ~ Vs 地电流 Rs 低频时，电容的阻抗较大，放电路为单点接地方式，高频时，电容阻抗较低，电路成为两点混合接地方式. ~ Vs 安全接地 Rs 安全接地 地环路电流 低频时，为安全接地方式，高频时，（感性）地线断开，可切断地环路电流。 高频 低频 模拟电路1 模拟电路2 模拟电路3 数字逻辑控制电路 数字信息处理电路 继电器驱动电路 马达驱动电路  折衷的方法：按照特性分组，将相互之间不易发生干扰的电路放在同一组。每个组内采用串联单点接地，获得最简单的地线结构，不同组的接地采用并联单点接地，避免相互之间干扰。 噪声 模拟 数字 在设计线路板时，要将模拟地、数字地以及大功率驱动电路的地分开的依据。  设备 Z0 = (L/C)1/2 R R L L C C FP1 = 1/2?(LC)1/2 ZP = (?L)2/R RAC  RDC  串联谐振 并联谐振 谐振时，影响电路的稳定性    稳压电源   稳压电源  火灾 报警器  火灾 报警器 * * EMC-3 * 220V 0V + + + + +   关键词：    安全，漏电保护，雷击电流，泄放路径，泄放电荷  NON ! Disjoncteur TERRE Clac OUI ! Disjoncteur différentiel 人体电阻:  10- 1.5k欧， 人体的安全电流值: 交流为 15-20mA ，直流电流为 40mA 持续时间在 1s以上,  安全电压为 36V  PH N Relativement fréquent Très rare Terre contact indirect V = I R 地线电压 地线是等电位的假设不成立 电流走最小阻抗路径 难以确定地 电流的确切 路径 地电流失去控制 较大的信号   回路面积  较强的电磁辐射  电路间的互感耦 增加对外的敏感度 1  2  3  ? 2mV ?200mV 2mV ~ 10mV 10mV ~ 20mV 20mV ~ 100mV 100mV ~ 200mV    原因：信号（地线电流）频率高，感抗大，容抗小    设计方案：分割相对稳定的电位区域   新定义：信号电流流回信号源的低阻抗路径 强调：  流回路径，低阻抗 Z = RAC + j?Lin         内电感           直流电阻 ?   ? = 1 / (? f ?r ?r)1/2 d 深度 0.37I I   趋肤效应 高频时，导线的直径作用减小 频率   Hz   d  = 0.65cm   10cm  1m   d  = 0.27cm   10cm  1m   d  = 0.06cm   10cm  1m   d = 0.04cm   10cm  1m   10Hz   51.4 
第三章_电磁兼容课件-接地_江滨浩-2008-09.ppt