接地设计中的“决堤效应”

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作者: norman,文章来源: EMC密码微信公众号

水库(图1),是“拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物,它是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。水库建成后,可起防洪、蓄水、灌溉等作用。水库中用来截河拦水的堤堰是大坝,它是水库中关键的建筑物。

内容

水漫过堤顶后逐步带走了筑堤的泥土,然后堤身变薄变软,挡不住上游的水,堤垮了水往下流奔腾而出就叫决堤。出现决堤就要发生洪水,处在下游家园都要被水淹没、冲垮。水库一般是不允许出现决堤现象的,一旦出现就是很危险的事。因此,水库至少要有两个特点:

1. 水库应该建造在水流的上游;

2. 水库的容量要足够大,并且水库的堤坝不允许决堤。

产品EMC设计中的接地是EMC设计中最重要的因素,其中,最为重要的内容是关于PCB板与壳体、参考地之间的连接。产品中的接地线犹如自然界中的水库,当外部有共模电流进入产品时,接地可将共模电流在进入PCB之前引入参考地或壳体。接地线阻抗犹如水库的容量,接地线阻抗足够低(犹如水库的容量要足够大)才可以实现PCB中没有共模电流流过,如下图2所示。

共模电流

图2

如果接地线存在阻抗(引线较长 或 PCB与壳体通过电容互连),就会使共模电流经过接地线时,PCB板中的接地点电位变高,导致共模电流进一步流入PCB板。这种现象犹如水库中的水位超过堤坝,出现决堤现象,水库中的水进一步向水库的下游流动,这种现象在EMC设计中叫“决堤效应“,图3所示.。

共模电流

图3

然而就像水库的储水能力永远都是有限的一样,接地线在产品实际设计时,也几乎无法做到零阻抗,于是还是会有共模电流经过接地线点后继续流向PCB板。这就需要PCB板设计与接地的配合,PCB板要能承受得住因接地阻抗而导致继续流向PCB板的共模电流,就像水库的设计与水库下流所能承受的水流能力有关。

可见,产品接地设计中必须要考虑以下两个要素:

1. PCB的接地点位置必须靠近连接器附近;

2. 接地阻抗要足够低,避免“决堤效应“。

共模电流

审核编辑 黄宇

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