PCB地與金屬外殼的接地處理方法

經(jīng)常看到有小伙伴在群里問:PCB板子的地和產(chǎn)品金屬外殼的如何連接?

今天分享一篇網(wǎng)上的文章。
注意做如下處理:
1、金屬外殼接大地(GND_EARTH),與系統(tǒng)的GND保持的間隙gap至少為2mm;
2、 關(guān)于金屬地的處理,如下:
外殼地和信號地之間串接1M電阻,并且還接一個0.01uf的電容到信號地

PCB地與金屬外殼的接地處理方法的圖1

一、電容的作用
從EMS(電磁抗擾度)角度說,這個電容是在假設(shè)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(tài)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交流電過整流橋之后產(chǎn)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。

PCB地與金屬外殼的接地處理方法的圖2

電容是通交流阻直流的。假設(shè)機(jī)殼良好連接大地,從電磁抗擾度角度,該電容能夠抑制高頻干擾源和電路之間的動態(tài)共模電壓;從EMI角度,電容形成了高頻路徑,電路板內(nèi)部產(chǎn)生的高頻干擾會經(jīng)電容流入機(jī)殼進(jìn)入大地,避免了高頻干擾形成的天線輻射。另一種情況,假設(shè)機(jī)殼沒有可靠接大地(如沒有地線,接地棒環(huán)境干燥),則外殼電勢可能不穩(wěn)定或有靜電,如果電路板直接接外殼,就會打壞電路板芯片,加入電容,能把低頻高壓、靜電等隔離起來,保護(hù)電路板。這個并聯(lián)電容應(yīng)該用Y電容或高壓薄膜電容,容值在1nF~100nF之間。
總結(jié):
1、從EMS角度,抑制電路和干擾源之間的瞬態(tài)工模壓差;
2、從EMI角度,電容形成了高頻路徑,電路板內(nèi)部產(chǎn)生的高頻干擾會經(jīng)過電容流入機(jī)殼進(jìn)入大地;

二、電阻的作用
這個電阻可以防止ESD(靜電釋放)對電路板的損壞。假如只用電容連接電路板地和機(jī)殼地,則電路板是一個浮地系統(tǒng)。做ESD測試時,或在復(fù)雜電場環(huán)境中使用,打(進(jìn))入電路板的電荷無處釋放,會逐漸累積;累積到一定程度,超過了電路板和機(jī)殼之間的絕緣最薄弱處所能耐受的電壓,就會發(fā)生放電——在幾納秒內(nèi),PCB上產(chǎn)生數(shù)十到數(shù)百A的電流,會讓電路因電磁脈沖宕機(jī),或者損壞放電處附近連接的元器件。并聯(lián)該電阻,就可以慢慢釋放掉這個電荷,消除高壓。根據(jù)IEC61000的ESD測試標(biāo)準(zhǔn)10s/次(10s放完2kV高壓電荷),一般選擇1M~2M的電阻。如果機(jī)殼有高壓靜電,則該大電阻也能有效降低電流,不會損壞電路芯片。

PCB地與金屬外殼的接地處理方法的圖3


安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二類產(chǎn)品的漏電流為0.25mA. 人體漏電流超過0.5mA,就會感覺到顫抖;220V/0.25mA=880k,所以我們常取值1M。

總結(jié):
慢慢釋放電路板累計的電荷,消除靜電高壓;

最后留一個問題:外殼有金屬與非金屬之分,那么當(dāng)外殼是非金屬時,整機(jī)的地是如何處理的呢?

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PCB地與金屬外殼的接地處理方法的圖4

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