本文要點(diǎn)

接地、EMI 和電能質(zhì)量之間的關(guān)系。

安全接地與 EMC 接地的區(qū)別。

EMC 接地的設(shè)計考慮因素。

接地、EMI 和電能質(zhì)量是密切相關(guān)的；電能質(zhì)量會受到各種事件的影響，包括電磁干擾 (EMI)。幸運(yùn)的是，電路接地可以減輕 EMI 的不良影響。接地為電磁干擾提供了一個低阻抗的路徑。當(dāng)系統(tǒng)正確接地時，EMI 就會脫離關(guān)鍵設(shè)備，從而改善電能質(zhì)量。在這篇文章中，我們將進(jìn)一步詳細(xì)探討接地、EMI 和電能質(zhì)量之間的關(guān)系。

接地、EMI 和電能質(zhì)量

動態(tài)環(huán)境中的敏感設(shè)備和裝置很容易受到電磁干擾。電子設(shè)備、控制電路、信號和電力電纜以及其他產(chǎn)生電磁場的相關(guān)系統(tǒng)通過電磁干擾相互作用，擾亂正常運(yùn)行。與電氣和電子電路相互作用的 EMI 對電能質(zhì)量構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

當(dāng)電氣和電子電路獲得特定幅值、頻率和相位的電力時，設(shè)備能夠按照預(yù)期的方式運(yùn)行，電能質(zhì)量也得到了保證。如果電路中的 EMI 干擾了系統(tǒng)電壓的幅值、頻率或相位，那么電能質(zhì)量就會受到影響。

接地是通過減少 EMI 來確保電能質(zhì)量的方法之一。正確接地可以消除電磁干擾，確保安全操作和電磁兼容性。接地決定了系統(tǒng)應(yīng)如何對意外故障、瞬態(tài)和電磁干擾作出反應(yīng)，并為高頻 EMI 電流和電壓提供低阻抗路徑，以此控制電子電路中的傳導(dǎo)和輻射干擾。

安全接地與電磁兼容接地的區(qū)別

在討論電磁兼容 (EMC) 接地之前，我們首先要把它和安全接地區(qū)分開來。電磁兼容接地與安全接地是不同的。安全接地是為了保護(hù)操作設(shè)備的人員。在安全接地中，設(shè)備的金屬外殼通常與大地的接地線相連，以便短路或故障電流流向大地，而不會傷害用戶。然而，EMC 接地的目的是為 EMI 和噪聲電流提供一個低阻抗的電流路徑。EMC 接地的參照物不一定是大地的接地線，而是屏蔽層或?qū)щ娖矫妗?/p>

接地和電磁兼容

EMC 接地定義了一個零電壓參考，通過低阻抗連接將電路和其他金屬外殼及部件與這個參考連接起來。接地結(jié)構(gòu)防止了意外干擾，并減輕了設(shè)備對 EMI 的敏感性。在出現(xiàn)傳導(dǎo)干擾和抗擾性問題時，接地系統(tǒng)既提供了零電壓的接地參考，又為不明顯的 EMI 電流提供了阻抗最低的路徑。電磁兼容接地結(jié)構(gòu)只能承受 EMI 的噪聲電流和故障電流。正確利用接地結(jié)構(gòu)，可以形成一個阻抗足夠低的回路來承載 EMI 電流和故障電流，從而控制 EMI 產(chǎn)生的意外電壓。

EMC 接地的設(shè)計考慮因素

在目標(biāo)頻率上利用導(dǎo)體搭建接地結(jié)構(gòu)。接地結(jié)構(gòu)的設(shè)計重點(diǎn)應(yīng)該是定義系統(tǒng)頻率下的局部零電壓參考。

將接地結(jié)構(gòu)設(shè)計為電子電路中大型金屬部件的參考接地平面。接地結(jié)構(gòu)的設(shè)計不應(yīng)該與設(shè)備屏蔽外殼的設(shè)計混為一談。

切勿將接地結(jié)構(gòu)設(shè)計為承載電路中的相電流或工作電流。流過接地結(jié)構(gòu)的電流會引起磁通量包裹，從而誘發(fā)電壓。感應(yīng)電壓能夠驅(qū)動相對于其他部件的接地結(jié)構(gòu)，特別是在高頻率下。接地結(jié)構(gòu)的設(shè)計只需要承載意外電流。

了解接地、EMI 和電能質(zhì)量之間的關(guān)系有助于設(shè)計人員在電氣和電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)電磁兼容。EMC 設(shè)計工程師在產(chǎn)品設(shè)計中創(chuàng)建的參考地平面，在消除意外 EMI 和噪聲電流方面起著關(guān)鍵作用。

來源：Cadence楷登PCB及封裝資源中心

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審核編輯 黃宇