Tin tức về PCB - Thiết kế nối đất và nối đất pcb là gì

Ground là gì? Mặc dù vấn đề này có vẻ đơn giản, nhưng thực sự có sự khác biệt giữa các loại nối đất khác nhau. Điện nối đất đề cập đến một dây dẫn hoạt động như một mạch chung cho dòng điện của các thiết bị điện khác nhau, thường được gọi là điểm tiềm năng 0, điểm tham chiếu cho tất cả các điện áp khác trong hệ thống.

Mặt đất khung gầm đề cập đến một dây dẫn được kết nối với vỏ kim loại của thiết bị, thường là với mặt đất tín hiệu tại một hoặc nhiều điểm. Xác định vị trí và cách thức kết nối mặt đất tín hiệu với khung gầm là rất quan trọng để giảm thiểu tiếng ồn và nhiễu. Thiết kế nối đất mạch thích hợp có thể làm giảm phát xạ bức xạ của sản phẩm và tăng sức đề kháng của nó đối với trường điện từ bên ngoài.

Ví dụ, trong trường hợp PCB, khi cáp đầu vào/đầu ra (I/O) được lắp ráp trong vỏ kim loại, nó tạo ra VG giảm điện áp do mạch nối đất mang dòng điện và có trở kháng nhất định. Điện áp này điều khiển dòng điện chế độ chung trên cáp, do đó gây ra bức xạ từ cáp. Nếu mạch nối đất với khung gầm ở đầu PCB đối diện với cáp, toàn bộ điện áp VG sẽ điều khiển dòng điện đến cáp. Tuy nhiên, nếu mạch nối đất được kết nối với khung tại đầu nối I/O, thì lý tưởng nhất, điện áp điều khiển dòng điện chế độ chung đến cáp sẽ bằng không. Tại thời điểm này, toàn bộ điện áp mặt đất sẽ xuất hiện ở cuối PCB mà không có kết nối cáp. Do đó, điều quan trọng là phải thiết lập kết nối trở kháng thấp giữa khung gầm và mặt đất mạch trong khu vực I/O của PCB.

Một lời giải thích khác là điện áp mặt đất tạo ra một dòng tiếng ồn chế độ chung chảy đến đầu nối I/O. Tại đầu nối, sự phân luồng xảy ra giữa mặt đất cáp và PCB và điểm mà khung máy tiếp xúc. Giá trị trở kháng càng thấp từ mặt đất PCB đến khung gầm, dòng điện chế độ chung trên cáp càng thấp. Chìa khóa để thực hiện phương pháp này là khả năng đạt được trở kháng thấp (đặc biệt là trong dải tần số quan tâm) trong kết nối PCB với khung máy. Tuy nhiên, điều này thường không dễ thực hiện, đặc biệt là trên dải tần vài nghìn hertz hoặc rộng hơn. Ở tần số cao, điều này có nghĩa là điện cảm thấp là cần thiết, thường cần phải đạt được thông qua kết nối đa điểm.

Thiết lập kết nối trở kháng thấp giữa mặt đất mạch và khung trong khu vực I/O cũng có thể giúp cải thiện khả năng chống nhiễu tần số vô tuyến (RF). Bất kỳ dòng nhiễu tần số cao nào được cảm nhận trong cáp sẽ được dẫn đến khung máy thay vì chảy qua mặt đất PCB.

Chassis Ground Connection cung cấp ba tiện ích chính:

Vì khung gầm đã được thiết lập với tiềm năng tham chiếu 0V toàn cầu, giờ đây nó hoạt động như một lồng Faraday, cung cấp khả năng che chắn điện từ rộng rãi.

Nó có một tính năng an toàn để hướng dòng điện ký sinh (bao gồm xả tĩnh, ngắn mạch hoặc tiếng ồn) trở lại mặt đất một cách hiệu quả.

Ở đầu vào của bộ lọc EMI, nó cung cấp một đường dẫn nhận trở kháng thấp cho tiếng ồn chế độ chung, do đó loại bỏ sự cần thiết phải sử dụng thêm ferrite hoặc choke lớn trên bảng.

Về thiết kế nối đất PCB:

01. Sắp xếp mặt đất

Tất cả các thành phần cần nối đất được kết nối với nhau thông qua một đường dây chung, phổ biến hơn trong các thiết kế PCB cũ hơn hoặc đơn giản hơn.

02. Chia sẻ tầng mặt đất

Thực tiễn phổ biến nhất trong thiết kế PCB là thiết lập một tầng nối chung, trong đó bất kỳ không gian nào trên PCB không được căn chỉnh hoặc chiếm bởi các thành phần đều được che phủ bởi tầng nối. Mặt phẳng nối đất chung không chỉ cải thiện đáng kể hiệu suất nhiệt của PCB mà còn giúp giảm nhiễu điện từ (EMI).

03. Thiết kế tầng đặc biệt

Trong PCB nhiều lớp, một hình thành chuyên dụng được thiết lập và các thành phần được kết nối với hình thành thông qua các lỗ nối đất. Thiết kế này phổ biến hơn trong cấu trúc nhiều lớp và phức tạp của PCB.

04. Cấu hình nối đất cho hệ thống điện

Trong quá trình lắp đặt hệ thống điện, tất cả các kết nối nối đất được tổng hợp trên bus nối đất. Busbar này sau đó được kết nối với dây dẫn mặt đất và cuối cùng là với cực mặt đất hoặc mạng mặt đất.

Busbar nối đất tập trung dây dẫn nối đất của tất cả các thiết bị vào một điểm chung. Để đảm bảo nối đất tốt hơn, điện trở nối đất tại thời điểm này phải nhỏ hơn 5 ohms và nên sử dụng dây thông số kỹ thuật cao để kết nối thanh cái nối đất với thiết bị nối đất (thanh nối đất và lưới nối đất).

05. Nối đất đẳng tiềm năng hoặc nối đất đồng đều

Isopotential nối đất có nghĩa là mỗi yếu tố dẫn điện trong khu vực được bảo vệ phải có cùng tiềm năng nối đất, được thực hiện bằng cách kết nối điện khung gầm của thiết bị, đường ống kim loại và tất cả các thiết bị nối đất.

Isopotential đảm bảo rằng không có sự khác biệt đáng kể về tiềm năng giữa bất kỳ thành phần dẫn điện nào trong khu vực, do đó ngăn ngừa điện giật trong trường hợp hỏng hóc.

Mặt đất đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống điện và thiết bị, nó không chỉ cung cấp cho thiết bị một con đường trở lại an toàn mà còn giảm nhiễu điện từ và cải thiện sự ổn định của hệ thống. Thiết kế nối đất thích hợp có thể làm giảm hiệu quả tiếng ồn và bức xạ chế độ chung, do đó cải thiện khả năng chống nhiễu và độ tin cậy của thiết bị. Chúng tôi đã thảo luận về mặt đất khung gầm và ứng dụng của nó trong thiết kế PCB, nhấn mạnh tầm quan trọng của các kết nối trở kháng thấp và các chiến lược thiết kế mặt đất khác nhau, chẳng hạn như hệ thống chia sẻ và hệ thống chuyên dụng.