題:
機箱接地是否應該連接到數字接地?
cdwilson
2011-09-16 21:25:31 UTC
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我正在研究一種帶有RJ45(以太網),RS232和USB連接器並由12V AC / DC磚頭電源適配器供電的PCB(我在板上進行5V和3.3V降壓)。整個設計都封閉在金屬機箱中。

I / O連接器的屏蔽層連接到PCB外圍的CHASSIS_GND平面,並且還與金屬機箱的前面板接觸。 CHASSIS_GND通過一條護城河(void)與數字GND隔離。

這裡的問題是: CHASSIS_GND是否應以任何方式與數字GND平面相連?無數的應用筆記和佈局指南,但似乎每個人對於如何將這兩個平面耦合在一起都有不同的建議(有時似乎是矛盾的)。

到目前為止,我已經看到:

  • 通過電源附近的0歐姆電阻將它們單點連接在一起
  • 通過電源附近的單個0.01uF / 2kV電容器將它們連接在一起
  • 將它們與1M電阻和0.1uF電容器並聯在一起
  • 將它們與0歐姆電阻和0.1uF電容器並聯在一起
  • 將它們與多個0.01在一起在I / O附近並聯的uF電容器
  • 直接通過PCB上的安裝孔將它們短路
  • 將它們與數字GND和安裝孔之間的電容器綁在一起
  • 將他們綁在一起vi I / O連接器附近有多個低電感連接
  • 使它們完全隔離(不在任何地方連接在一起)

我發現Henry Ott( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html),其中指出:

首先,我將告訴您您不應該做的事情,那就是製作一個電路接地與電源的機箱接地之間的點連接...電路接地應在板的I / O區域中以低電感連接到機箱上

在這種板上幾乎沒有人能解釋“低電感連接”的樣子嗎?

似乎有很多EMI和ESD原因使這些平面與每個平面短路或去耦彼此之間,有時彼此矛盾。有人知道如何將這些飛機綁在一起嗎?

很高興看到設計中該部分的示意圖。
六 答案:
user3624
2011-09-16 22:02:55 UTC
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這是一個非常複雜的問題,因為它涉及EMI / RFI,ESD和安全性。您已經註意到,處理機箱和數字地面的方法有很多-每個人都有自己的見解,每個人都認為其他人是錯誤的。請注意,它們都是錯誤的,我是對的。誠實! :)

我已經通過多種方式做到了這一點,但是最適合我的方式與PC主板的方式相同。 PCB上的每個安裝孔都通過螺釘和金屬支架將信號gnd(又稱數字接地)直接連接到金屬機箱。

對於帶有屏蔽層的連接器,該屏蔽層通過盡可能短的連接方式連接到金屬機箱。理想情況下,連接器的屏蔽層應接觸機箱,否則PCB上的安裝螺釘應盡可能靠近連接器。這裡的想法是,任何噪聲或靜電放電都將留在屏蔽/機箱上,並且永遠不會使其進入盒子內或PCB上。有時這是不可能的,因此,如果確實將其連接到PCB,則希望盡快將其從PCB上取下。

讓我清楚一點:對於帶有連接器的PCB,信號GND為使用安裝孔連接到金屬外殼。機箱GND通過安裝孔連接到金屬外殼。機箱GND和信號GND在PCB上連接在一起,但使用金屬外殼進行連接。

然後,金屬機箱最終連接到主板上的GND引腳。 3針交流電源連接器, NOT 中性引腳。當我們談論2針交流電源連接器時,還有更多的安全問題-您必須向上看,因為我對這些法規/法律不太了解。

通過電源附近的0歐姆電阻將它們綁在一個點上

不要那樣做。這樣做可以確保電纜上的任何噪聲都必須經過電路才能到達GND。這可能會破壞您的電路。使用0歐姆電阻的原因是,這種電阻並不總是起作用,將電阻放在那裡可以為您提供一種簡便的方法來斷開連接或用蓋帽替換電阻。

系上它們再加上靠近電源的單個0.01uF / 2kV電容器

請勿這樣做。這是0歐姆電阻的變化。想法相同,但思想是該帽將允許交流信號通過,但不允許直流。對我來說似乎很愚蠢,因為您希望傳遞DC(或至少60 Hz)信號,以便在出現嚴重故障時斷路器會彈出。

將它們與1M電阻器捆綁在一起和一個並聯的0.1uF電容器

不要這樣做。先前的“解決方案”存在的問題是,相對於GND,機箱現在處於浮動狀態,並且可以收集足夠的電荷以引起較小的問題。應該使用1M歐姆的電阻來防止這種情況。否則,這與先前的解決方案相同。

將它們與0歐姆電阻和0.1uF電容器並聯短路

不要這樣做。如果有一個0歐姆電阻,為什麼還要打擾電容?這只是其他產品的一種變體,但PCB上有更多東西,可讓您進行更改直到其起作用。

將它們與靠近I / O的多個0.01uF電容器並聯在一起

Closer。在I / O附近比在電源連接器附近更好,因為噪聲不會通過電路傳播。使用多個電容來減小阻抗並在需要的地方連接。但這不如我做的好。

直接通過PCB上的安裝孔將它們短路在一起

如上所述,我喜歡這種方法。阻抗非常低,無處不在。

將它們與數字GND和安裝孔之間的電容器綁在一起

不如將它們短接一樣好,因為阻抗更高並且您會阻塞DC。

通過I / O連接器附近的多個低電感連接將它們綁在一起

同一事物的變化。最好將其稱為“多個低電感連接”,例如“接地層”和“安裝孔”

讓它們完全隔離(在任何地方都不要連接在一起)

基本上,這是在沒有金屬機箱(例如全塑料外殼)的情況下執行的操作。這變得棘手,需要仔細的電路設計和PCB佈局才能正確執行,並且仍然通過所有EMI法規測試。可以做到,但是正如我所說,這很棘手。

將信號和機箱接地都連接到機箱會把整個事情變成一個“意外輻射器”-是否有某些原因必須這樣做?
@draeath我從來沒有遇到過這樣的問題,並且在第一次嘗試中就已經通過了FCC / CE認證。如果電路的其餘部分設計正確,那麼連接器的屏蔽層上就不會有任何電流。如果您需要更多軼事證據,請記住,幾乎每台PC都採用這種方式,包括每台Intel設計的主板。
通過認證是一回事,當零件由於其他原因而超出規格時,實際上會散發出輻射。
@draeath我在回答中忘了提到,不僅每個人對此都有意見,而且他們是非常熱情和直言不諱的意見。將這些主觀意見轉化為客觀意見的唯一方法是進行測試-即認證測試。現在,也許我們應該在5到10年的設備上重新運行這些測試,但是沒有人會打擾。
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@DavidKessner如果按照David的建議,使用安裝孔將機箱接地短路到機箱,為什麼還必須連接信號接地也很重要?我沒有進行EMI測試的經驗,而且對我來說,立即將信號接地連接到機箱有什麼好處對我來說還不是很明顯。通過安裝孔將機箱連接到信號接地又有什麼用呢?
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我傾向於使用1206佔位面積和0歐姆電阻將每個安裝孔連接至信號接地(因為在我出於某種原因而不想將信號接地連接至機箱接地的情況下,它具有最大的靈活性)。這顯然不能提供強大的連接,但是您認為這將提供足夠好的連接嗎?我已經在SMSC應用筆記(google EC913170 A,這是第一個結果)中看到了此建議。您是否注意到直接短路與通過多個通孔連接的0歐姆電阻短路之間的性能優勢?
我已經看到了@cdwilson的區別,但是不大。多年前,我使用了1206,而不是在其上焊接一個0歐姆的電阻,而是使用了一段較短的吸錫編織線。只要確保1206連接良好(多個通孔等)即可。現在,我不再打擾,只使用直接短線即可。
我認為“將它們綁在任何地方”方法的一個擔心是,如果外部事件(ESD或其他原因)可能會在想要通過連接器之一離開的某個點向機箱中傾倒大量電流。如果機箱僅與那些連接器附近的數字地相連,則可以將電流引向其他所有地方。否則,它可能會在電路板的不同部分產生接地電位的瞬時差異。
@supercat我認為您這樣做時對“人們正在思考的事情”是正確的。但是我沒有將其視為實際問題。實際上,恰恰相反。最近,我調試了機箱中有60個PCB(是的,六十個PCB)的ESD問題。原始設計使用的是“星地”,如果您看錯了,它會崩潰。解決方案是“將所有接地與機箱金屬連接”,並在連接器上添加適當的ESD保護。
對於需要做出明智決定的任何人,請參考Henry W. Ott的“電磁兼容性工程”中的“ 3.2.5底盤接地”。
Brian Carlton
2011-09-16 21:58:37 UTC
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從來沒有需要使用0 \ $ \ Omega \ $電阻。這是某人的常見CYA,他想將以下兩項中的一項或多項:1)在一個點上將它們綁在一起; 2)不確定,並希望能夠做到這一點; 3)如果在示意圖中綁在一起,他們就合併了在網表中進入單個平面,擊敗了單個點的目標4)希望能夠交換另一個設備,例如

也請參見有關“ EMI證明”設計的問題

Ben Philipson
2011-09-18 13:35:19 UTC
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我完全贊成戴維·凱斯納(David Kessner)的最後建議。我主要處理微伏級的模擬設計,通過將不同的接地信號綁在一起很容易破壞設計。只需將它們隔離開,並非常小心地進行PCB設計和去耦,以避免寄生振盪。很多取決於使用的​​頻率和信號電平。只有精心設計和在嘈雜條件下進行原型測試才能證明設計是否正確。 ESD和EMI測試的通過通常是無關緊要的。

draeath
2011-09-16 21:58:58 UTC
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機箱接地僅出於安全考慮。據我了解,最好保持電路的實際接地層隔離,這意味著機箱和數字地線僅連接在電源的外部。這樣做有幾個原因,但是有兩個好處: li>大大降低了機箱用作“意外輻射器”的程度-例如,數字電路中的振盪和狀態變化不太可能被機箱放大/輻射。 ol>

Ahad Zolfaghari
2012-07-19 21:59:10 UTC
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我認為,這種方法在PC上運行良好的原因是,只有一塊板並且靠近電源。我自己的應用是一個直流電源,但幾個PCB彼此相距較遠。對於我的應用,考慮到EMI和RFI,我認為最好的方法是在電源單點之後立即將電源負DC輸出連接到金屬機架/接地。這意味著所有PCB上的機箱都不應接地。電源線對應絞合。如果我必須在PCB側進行連接,那麼一些直流返回電流將流經金屬機箱,這是噪聲吸收的一個問題。當您只有一個PCB時,最好將此單點放在電源側,因為在許多電源上,DC接地都與電源內部的地線相連。單點連接是接地的堅強基礎。請注意,在某些應用中,不可避免要在PCB側將直流接地多點連接到機箱,然後在這種情況下,我建議進行浮動直流邏輯接地,這意味著您的直流邏輯接地地面是隔離的。如果您能夠確保可以在實踐中製定單一的接地策略,那麼它將在拾音方面有很大幫助。

電力電纜的雙絞線很荒謬:它是直流電,並且阻抗非常低。
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David
2012-06-08 18:52:30 UTC
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通過安裝孔將PCB信號接地直接連接到機箱接地,由於機箱接地的返回電流阻抗可能較低,因此返回電流可能無法通過電源線。如果是這種情況,會影響電纜的EMI嗎?例如,雙絞線輻射抵消的一部分基於相同的幅度但反向電流。

這是答案還是其他問題?


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