PCB的地與機殼(連接大地)為什麼用阻容連接?只用電容是否可以?
01-12
PCB板卡置於金屬機殼中,機殼一般接大地。PCB的GND與機殼之間經常使用一個電容(0.01uF/1KV)並聯一個電阻(1M)連接。請教一下:
(1)這麼連接據說是為了做ESD保護,具體原理是什麼?(2)有些機器只用電容,沒有1M電阻,兩者有何區別?
已有的回答不準確,我來說一說吧。
1. 電容是幹啥用的從EMS(電磁抗擾度)角度說,這個電容是在假設PE良好連接大地的前提下,降低可能存在的,以大地電平為參考的高頻干擾型號對電路的影響,是為了抑制電路和干擾源之間瞬態共模壓差的。其實GND直連PE是最好的,但是,直連可能不可操作或者不安全,例如,220V交流電過整流橋之後產生的GND是不可以連接PE的,所以就弄個低頻過不去,高頻能過去的路徑。從EMI(電磁干擾)角度說,如果有與PE相連的金屬外殼,有這個高頻路徑,也能夠避免高頻信號輻射出來。2. 1M電阻是幹啥用的這是對付ESD(靜電放電)測試用的。因為這種用電容連接PE和GND的系統(浮地系統),在做ESD測試的時候,打入被測電路的電荷無處釋放,會逐漸累積,抬升或降低GND相對與PE的電平,累積到一定程度,超過了PE和電路之間的絕緣最薄弱處所能耐受的電壓範圍,GND和PE之間就會放電,幾個納秒間,在PCB上的產生數十到數百安培的電流,這足以讓任何電路因EMP(電磁脈衝)宕機,或者是讓PE與電路之間絕緣最薄弱處所在信號連接的器件損壞。但是剛才說了,有時候又不能直接連接PE和GND,那麼就用一個1~2M的電阻去慢慢釋放這個電荷,以消除二者間的壓差。當然1~2M這個數值是根據ESD測試標準選擇的,因為IEC61000裡面規定最高的重複次數只有10次/秒,如果你搞個1000次/秒的非標ESD放電,那麼1~2M的電阻我覺得是不能釋放掉累積的電荷的。
3. 題主給的這個電容值太大,一般在1nF左右比較合適如果答主在變頻器、伺服驅動器這樣8~16kHz開關頻率的工業設備上用這麼大的電容值,那麼,用戶摸外殼會有觸電的風險的。一般選到這麼大,都是電路其他地方設計不合格,為了對付EMC測試,只好把這個電容加大的。最後廢話一下這個PE,那就是,PE不可靠!PE不可靠!PE不可靠!因為很多國內的客戶根本不會給你接上有效的PE,也就是說,你根本無法依靠PE來提升EMS或降低EMI的指標。其實這也不能全怪客戶,是因為他們的車間、廠房、辦公室根本就沒按照電工標準來修,壓根就是沒有接地線的!所以,我明白PE不可靠以後,就使用一些技巧讓電路能夠硬抗過EMS測試。謝邀,懶癌晚期菜鳥划水試答。
具體情況具體分析,多數情況下,PE(機殼)和GND直連是不行的。
多見的系統是浮地,機殼連PE,PCBA不連PE,這樣機殼就是個很好的法拉第籠,有效屏蔽外界。1M電阻的高阻接地方式,往往是為了在提供EMC保護的同時或者說不影響防護效果的同時限制故障電流,印象中1M是根據人體模型得到的結果。比如內部掛了,GND連到高壓上的故障,有這個1M,通過的電流不會傷害人體。
而電容,就是靠它泄放干擾,系統的高頻雜訊匯聚到GND,通過它流到PE,從而得到抑制。同時,電容的高直流阻可以保證前面的屏蔽效果,類似於隔直通交。
而且最好是安規電容,GND和PE間選用Y電容。針對你的問題,1M有時候可以省略,我之前見過,但是我自己沒有用過。
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