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为什么PCB的信号GND与金属机壳PGND用阻容连接?

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forgot|  楼主 | 2024-3-12 09:20 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
我们经常会看到一些系统设计中将PCB板的地(GND)与金属外壳(EGND)之间通常使用一个高压电容C1(1~100nF/2KV)并联一个大电阻R1(1M)连接。那么为什么这么设计呢?

电容的作用

从EMS(电磁抗扰度)角度出发,电容是为了确保PE与大地连接的基础上,为了降低可能存在的高频干扰信号对电路产生的影响,从而达到抑制电路与干扰源之间瞬间共模电压差的目的。
将GND直接连接到PE最为理想,但由于直连可能会导致操作困难或安全隐患,例如,经过整流桥后产生的GND无法直接连接PE,所以设计了一条低频信号无法通过,却允许高频信号通过的通路,即用一个高压电容C1(1~100nF/2KV)并联一个大电阻R1(1M)连接。从EMI(电磁干扰)的角度来看,若存在与PE相连接的金属外壳,这条高频通道的存在也有助于防止高频信号辐射至外部环境。
电容是通交流,阻直流的。假设机壳良好连接大地,该电容能够抑制高频干扰源和电路之间的动态共模电压,电容形成了高频路径,电路板大内部产生的高频干扰会经电容流入机壳进入地,避免了高频干扰形成的天线辐射。
另一种情况,假设机壳没有可靠接大地(如没有地线,接地棒环境干燥),则外壳电势可能不稳定或有静电,如果电路板直接接外壳,就会打坏电路板芯片,加入电容,能把低频高压、静电等隔离起来,保护电路板。这个并联电容应该用Y电容或高压薄膜电容,容值在1nF~100nF之间。

电阻的作用

有效防止ESD(静电释放)对电路板造成损害。如果只采用电容将电路板地与外壳地相连,电路板便构成一个浮地体系。
在进行ESD测试时,或者在复杂电磁场环境下使用,电荷注入电路板后难以得到有效释放,进而会积累;当积累到一定程度,超出电路板及外壳间绝缘最薄弱点能够承受的电压值,便会引发放电现象——在极短时间内,电路板上可产生数十至数百安培的电流,这可能导致电路短路或是破坏放电部位附近的连接元器件。若加装此阻抗件,便可逐步释出电荷并消除高压。根据IEC61000的ESD测试标准,每次放电需在10秒钟内完成2千伏电压的释放,故一般建议选用1兆欧至2兆欧的电阻。若外壳带有高压静电,此高阻抗元件也能有效降低电流,从而避免电路芯片受损。
中信华品牌成立于2004年,现隶属于嘉立创集团,目前拥有江苏、江西两大生产基地,为客户提供“价格优、品质高、交期快”的PCB/SMT一站式服务,产品广泛应用于人工智能、仪器仪表、通讯设备、光伏储能、汽车电子等领域。板材获得UL、ISO、CQC、VDE等国际认证,保障了产品质量可靠性和稳定性。

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