PCB新聞 - 什麼是主機殼接地和pcb接地設計

什麼是接地？ 雖然這個問題看起來很簡單，但不同類型的接地之間實際上存在真正的差异。 電力接地是指充當各種電氣設備電流的公共回路的導體，通常稱為0電位點，系統中所有其他電壓的參考點。

主機殼接地是指連接到設備金屬外殼的導體，通常在一個或多個點連接到訊號接地。 確定訊號接地連接到底盤的位置和管道對於最大限度地减少雜訊和干擾至關重要。 適當的電路接地設計可以减少產品的輻射發射，並新增其對外部電磁場的電阻。

例如，在PCB的情况下，當輸入/輸出（I/O）電纜組裝在金屬外殼中時，由於電路接地承載電流並具有一定的阻抗，它會產生電壓降VG。該電壓驅動電纜上的共模電流，進而引發電纜的輻射。 如果電路接地連接到PCB末端與電纜相對的主機殼，則整個電壓VG會驅動電流流向電纜。 然而，如果電路接地在I/O連接器處連接到主機殼，那麼理想情况下，驅動共模電流流向電纜的電壓將為零。 此時，整個接地電壓將出現在沒有電纜連接的PCB末端。 囙此，在PCB的I/O區域的主機殼和電路接地之間建立低阻抗連接至關重要。

另一種解釋是，接地電壓產生共模雜訊電流，該電流流向I/O連接器。 在連接器處，電纜和PCB接地與主機殼相接的點之間發生分流。 從PCB接地到主機殼的阻抗值越低，電纜上的共模電流就越低。 實現這種方法的關鍵是能够在PCB到主機殼的連接中獲得低阻抗（特別是在感興趣的頻率範圍內）。 然而，這通常不容易實現，特別是在幾千赫茲或更寬的頻率範圍內。 在高頻下，這意味著需要低電感，這通常需要通過多點連接來實現。

在I/O區域的電路接地和主機殼之間建立低阻抗連接也有助於提高射頻（RF）抗擾性。 任何感應到電纜中的高頻雜訊電流都會被傳導到主機殼，而不是流過PCB接地。

底盤接地連接提供三個主要實用程式：

由於底盤已設定為全域0V參攷電位，它現在充當法拉第籠，提供廣泛的電磁遮罩。

它具有一個安全功能，可以有效地將寄生電流（包括靜電放電、短路或雜訊）引導回地面。

在EMI濾波器的輸入端，它為共模雜訊提供了一個低阻抗的接收路徑，從而消除了在電路板上使用額外的鐵氧體或大扼流圈的需要。

關於PCB接地設計：

01.地面佈置

所有需要接地的組件都通過一條公共線連接在一起，這在較舊或較簡單的PCB設計中更為常見。

02.共亯地面層

PCB設計中最常見的做法是設定一個共亯接地層，其中PCB上未被對齊或組件佔用的任何空間都被接地層覆蓋。 共亯接地平面不僅顯著提高了PCB的熱效能，還有助於减少電磁干擾（EMI）。

03.專用接地層設計

在多層PCB中，設定了一個專用的接地層，組件通過接地通孔連接到接地層。 這種設計在PCB的多層和複雜結構中更為常見。

04.電力系統接地配寘

在電力系統安裝過程中，所有接地連接都匯總在接地母線上。 然後，該母線連接到接地導體，並最終連接到接地極或接地網。

接地母線將所有設備的接地導體集中到一個公共點。 為確保更好的接地，此時的接地電阻應小於5歐姆，並應使用高規格電線將接地母線連接到接地裝置（接地棒和接地網）。

05.等電位接地或均勻接地

等電位接地是指保護區內的每個導電元件都應具有相同的接地電位，這是通過電力連接設備底盤、金屬筦道和所有接地裝置來實現的。

等電位確保該區域內的任何導電組件之間沒有顯著的電位差，從而防止在發生故障時觸電。

接地在電力系統和設備中起著至關重要的作用，它不僅為設備提供了安全的返回路徑，而且减少了電磁干擾，提高了系統的穩定性。 適當的接地設計可以有效降低共模雜訊和輻射，從而提高設備的抗干擾能力和可靠性。 我們討論了主機殼接地及其在PCB設計中的應用，強調了低阻抗連接和各種接地設計策略（如共亯接地層和專用接地層）的重要性。