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PCB地与金属外壳的接地处理方法

经常看到有小伙伴在讨论组里询问:PCB板子的地线与产品金属外壳的连接方式是怎样的呢?

今天分享一篇在网络上发现的相关文章。

根据该文章的建议,对地线和金属外壳的连接应进行如下处理:

首先,金属外壳连接到大地(GND_EARTH),同时与系统的GND保持至少2mm的间隙;

其次,针对金属外壳的处理,建议在外壳地和信号地之间串联1M电阻,并且还连接一个0.01uF的电容到信号地。

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一、电容的作用

从EMS(电磁抗扰度)角度说,这个电容是在假设PE良好连接大地的前提下,降低可能存在的,以大地电平为参考的高频干扰型号对电路的影响,是为了抑制电路和干扰源之间瞬态共模压差的。其实GND直连PE是最好的,但是,直连可能不可操作或者不安全,例如,220V交流电过整流桥之后产生的GND是不可以连接PE的,所以就弄个低频过不去,高频能过去的路径。从EMI(电磁干扰)角度说,如果有与PE相连的金属外壳,有这个高频路径,也能够避免高频信号辐射出来。

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电容是通交流阻直流的。假设机壳良好连接大地,从电磁抗扰度角度,该电容能够抑制高频干扰源和电路之间的动态共模电压;从EMI角度,电容形成了高频路径,电路板内部产生的高频干扰会经电容流入机壳进入大地,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。

总结:

1、从EMS角度,抑制电路和干扰源之间的瞬态工模压差;

2、从EMI角度,电容形成了高频路径,电路板内部产生的高频干扰会经过电容流入机壳进入大地;

二、电阻的作用

这个电阻可以防止ESD(静电释放)对电路板的损坏。假如只用电容连接电路板地和机壳地,则电路板是一个浮地系统。做ESD测试时,或在复杂电场环境中使用,打(进)入电路板的电荷无处释放,会逐渐累积;累积到一定程度,超过了电路板和机壳之间的绝缘最薄弱处所能耐受的电压,就会发生放电——在几纳秒内,PCB上产生数十到数百A的电流,会让电路因电磁脉冲宕机,或者损坏放电处附近连接的元器件。并联该电阻,就可以慢慢释放掉这个电荷,消除高压。根据IEC61000的ESD测试标准10s/次(10s放完2kV高压电荷),一般选择1M~2M的电阻。如果机壳有高压静电,则该大电阻也能有效降低电流,不会损坏电路芯片。

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安规标准规定的二类产品的漏电流为0.25mA. 人体漏电流超过0.5mA,就会感觉到颤抖;220V/0.25mA=880k,所以我们常取值1M。

总结:

慢慢释放电路板累计的电荷,消除静电高压;

最后留一个问题:外壳有金属与非金属之分,那么当外壳是非金属时,整机的地是如何处理的呢?欢迎文末留言~

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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