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开关电源设备的接地方式
发布时间:2014-12-09 8:27:38     点击次数:244 次
开关电源设备中有三种基本的接地方式:悬浮地、单点接地和多点接地。为了获得较好的接地效果,可以将三种接地方式混合使用。
1. 悬浮地。悬浮地是指开关电源地线在电气上与壳体构件的接大地系统是相互绝缘,这样构成接地系统上的电磁干扰就不会传导到设备上。另一种情况是在有些开关电源中,为了防止机箱上的干扰电流直接耦合到信号电路,有意使电路单元的信号地线与机箱绝缘,这种方式属于电路单元的悬浮地。
悬浮地的开关电源容易出现静电积累,当电荷达到一定程度后,会产生静电放电。在雷电环境下,静电感应产生的高压会在设备机箱与内部其他部件间产生飞弧,甚至使操作人员遭到电击。另外,由于开关电源的输入一般是市电电网供电,而市电网是以大地为接地基准的,当电网相线与浮地的机箱短路时,则可能有引起触电的危险,所以悬浮地这种接地方式不宜用于通信系统。
为了消除静电放电和飞弧,特殊需要悬浮地的局部电路,其绝缘电阻应控制在100KΩ~100MΩ范围内,要求用绝缘绝缘支架进行防潮处理,以保证绝缘电阻的稳定性;电源变压器的绝缘也应慎重考虑,一般初级和次级不缠绕在同一线包内。悬浮地的开关电源很容易受空间耦合(包括分布参数)的电磁干扰,因此敏感设备的悬浮地一般都应进行电磁屏蔽。
2. 单点接地。将整个电路系统中某一结构点作为接地基准点,其他各单元的信号地都连接到这一点上,连接方式包括串联式单点接地和并联式单点接地。
串联式单点接地因各单元共用一条线,容易引起公共地阻抗干扰。并列式单点接地的每个设备都有单独的地线连接到一个接地点,在低频时能有效地避免各单元间的地阻抗干扰。但在高频时,相邻地线间的耦合(电感性和电容性)增强,容易造成各单元的相互干扰,而且这种并列式接地的地线总数大大增加,会导致设备重量和体积增大,成本提高。
3. 多点接地。多点接地是指开关电源或系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上,使接地的引线长度最短。接地平面可以是开关电源的地板或机壳。
4. 混合接地。为了抑制地线干扰,从工程实际的结构布局和降低高频辐射角度考虑,常常采用混合接地,包括两种混合法,即串联单点接地和并联单点接地混合,单点接地和多点接地混合。实际应用时,串联单点接地和并联单点接地的混合使用方法是采用编组方法,即根据开关电源的功率大小和输出电压大小进行编组。把低功率和敏感设备编为一组,高功率大电流、高电压以及有较大干扰电平的设备编为一组,各组内实施串联单点接地,各组间实施并联单点接地,并且考虑到有较多接口连接的设备编在同一组内。同组内各设备的公共接地点应靠近地功率设备端,使低功率设备接地端有更小的接地干扰电压。
悬浮地主要应用特殊场合,多点接地容易产生复杂的或者过多的地环路,极容易产生地线干扰。在高频情况下,多点接地线长度较短、高频辐射减小,在高于30MHz的线路中常用多点接地。单点接地使地环路简化,减小了地线干扰,在地线中总有一定的杂散电流,由于地线有较小的阻抗,造成地线上杂散干扰电压降都各有不同,因此串联式单点接地会有更多杂散干扰。
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