L'actualité PCB - Qu'est - ce que la conception de mise à la terre de châssis et de mise à la terre de PCB

Qu'est - ce que la mise à la terre? Bien que cette question puisse sembler simple, il existe en fait une réelle différence entre les différents types de mise à la terre. La mise à la terre électrique se réfère au conducteur qui agit comme une boucle commune pour les courants de divers appareils électriques, communément appelé le point de potentiel 0, le point de référence pour toutes les autres tensions dans le système.

La mise à la terre du châssis fait référence à un conducteur connecté au boîtier métallique de l'appareil, généralement connecté à la masse du signal en un ou plusieurs points. Déterminer où et comment le signal est connecté au châssis est essentiel pour minimiser le bruit et les interférences. Une conception appropriée de la mise à la terre du circuit peut réduire les émissions de rayonnement du produit et augmenter sa résistance aux champs électromagnétiques externes.

Par example, dans le cas d'un PCB, lorsqu'un câble d'entrée / sortie (E / s) est assemblé dans un boîtier métallique, il crée une chute de tension VG due au fait que le circuit est alimenté par un courant électrique à la masse et présente une certaine impédance. Cette tension entraîne un courant de mode commun sur le câble, qui à son tour déclenche un rayonnement du câble. Si le circuit est connecté à la masse du châssis à l'extrémité du PCB opposée au câble, l'ensemble de la tension VG entraîne le courant vers le câble. Cependant, si la masse du circuit est connectée au châssis au niveau du connecteur d'E / s, la tension qui entraîne le courant de mode commun vers le câble serait idéalement nulle. À ce stade, toute la tension de terre apparaîtra à la fin du PCB sans connexion par câble. Il est donc essentiel d'établir une connexion de faible impédance entre le châssis et la masse du circuit dans la zone d'E / s du PCB.

Une autre explication est que la tension de masse génère un courant de bruit de mode commun qui circule vers le connecteur d'E / S. Au niveau du connecteur, un shunt se produit entre le câble et le point où la masse du PCB rencontre le châssis. Plus la valeur de l'impédance de la mise à la terre du PCB au châssis est faible, plus le courant de mode commun sur le câble est faible. La clé de la mise en oeuvre de cette approche est de pouvoir obtenir une faible impédance (notamment dans la gamme de fréquences d'intérêt) dans la connexion PCB - châssis. Cependant, ceci n'est généralement pas facile à mettre en oeuvre, en particulier dans une gamme de fréquences de quelques kilohertz ou plus. Aux hautes fréquences, cela signifie qu'une faible inductance est nécessaire, ce qui nécessite généralement une connexion multipoint.

L'établissement d'une connexion à faible impédance entre la masse du circuit et le châssis dans la zone d'E / s contribue également à améliorer l'immunité aux radiofréquences (RF). Tout courant de bruit à haute fréquence induit dans le câble est conduit au châssis au lieu de passer par la masse du PCB.

La connexion au sol du châssis offre trois utilitaires principaux:

Comme le châssis a été réglé au potentiel de référence global 0v, il agit maintenant comme une cage de Faraday offrant un large blindage électromagnétique.

Il dispose d'une fonction de sécurité qui redirige efficacement les courants parasites, y compris les décharges électrostatiques, les courts - circuits ou le bruit, vers le sol.

A l'entrée du filtre EMI, il fournit une voie de réception de faible impédance pour le bruit de mode commun, éliminant ainsi la nécessité d'utiliser de la ferrite supplémentaire ou de grandes selfs sur la carte.

À propos de la conception de mise à la terre PCB:

01. Disposition du sol

Tous les composants nécessitant une mise à la terre sont reliés entre eux par une ligne commune, ce qui est plus courant dans les conceptions de PCB plus anciennes ou plus simples.

02. Niveau de sol partagé

La pratique la plus courante dans la conception de PCB est de mettre en place une couche de mise à la terre partagée dans laquelle tout espace sur le PCB qui n'est pas occupé par l'alignement ou les composants est couvert par la couche de mise à la terre. Le plan de masse partagé améliore non seulement considérablement les performances thermiques du PCB, mais contribue également à réduire les interférences électromagnétiques (EMI).

03. Conception spéciale de couche de mise à la terre

Dans un PCB multicouche, une couche de mise à la terre dédiée est installée et les composants sont connectés à la couche de mise à la Terre par des Vias de mise à la terre. Cette conception est plus courante dans les structures multicouches et complexes de PCB.

04. Configuration de mise à la terre du système électrique

Lors de l'installation du système d'alimentation, toutes les connexions à la terre sont regroupées sur le bus de mise à la terre. Ce bus est alors connecté au conducteur de terre et finalement au pôle de terre ou au réseau de terre.

Un bus de mise à la terre centralise les conducteurs de mise à la terre de tous les appareils en un point commun. Pour assurer une meilleure mise à la terre, la résistance à la terre doit être inférieure à 5 ohms à ce stade et le bus de mise à la terre doit être connecté au dispositif de mise à la Terre (tige de mise à la terre et réseau de mise à la terre) à l'aide d'un fil de haute spécification.

05. Mise à la terre équipotentielle ou mise à la terre uniforme

La mise à la terre équipotentielle signifie que chaque élément conducteur dans la zone de protection doit avoir le même potentiel de mise à la terre, ce qui est réalisé en connectant électriquement le châssis de l'appareil, les tuyaux métalliques et tous les dispositifs de mise à la terre.

Les équipotentielles assurent qu'il n'y a pas de différence de potentiel significative entre les composants conducteurs dans cette zone, empêchant ainsi les électrocutions en cas de défaillance.

La mise à la terre joue un rôle essentiel dans les systèmes et les appareils électriques, elle fournit non seulement un chemin de retour sûr pour les appareils, mais réduit également les interférences électromagnétiques et améliore la stabilité du système. Une conception de mise à la terre appropriée peut réduire efficacement le bruit et le rayonnement de mode commun, améliorant ainsi la résistance aux interférences et la fiabilité de l'équipement. Nous avons discuté de la mise à la terre du châssis et de son application à la conception de PCB, soulignant l'importance des connexions à faible impédance et de diverses stratégies de conception de mise à la Terre telles que les couches de mise à la terre partagées et dédiées.