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DC/DC轉換器之接地環路設計,電源接地設計

454398 ? 2018-09-20 19:58 ? 次閱讀

DC/DC轉換器之接地環路設計,電源接地設計

關鍵字:電源接地

DC-DC轉換器為整個系統中的各個電路供電。盡管每個電路在測試臺上可能表現很好,但系統整體性能卻往往達不到各個電路的性能效果。為什么?有許多潛在因素,而系統中各個電路的整體接地系統是首要原因。設計師需要非常清楚每個電路如何接地,系統中是否存在接地環路。
當兩個電路和/或系統之間存在一個以上對地連接時就構成了接地環路。重復接地通道相當于形成一個接收接口信號環形天線電流通過接地電阻轉換成電壓)。接收接地環路感應電壓的后果是,隨著感應電壓的疊加造成系統對地基準電壓不穩。這些感應噪聲電壓會成為整個系統響應的一部分!
此外,接地環路形成一條共用線,導致接地電流經一個以上通道回到系統對地端接地極原點。例如,多臺計算機的電源通過公共辦公布線配置中的接地彼此連接在一起,但也可以通過數據通信布線連接。因此,計算機彼此之間往往通過一條以上接地通道連接。多臺計算機之間存在多條接地通道時,其形成的配置稱為“接地環路”。每當出現接地環路時,接地基準點會接收疊加信號,形成系統干擾和噪聲。
當系統中的某些組件由不同的地線,而不是系統中其他組件供電,或系統中兩個電路之間對地電位不一樣時,測量、通信或視頻系統會產生接地環路。通常,對地連接的電位差會造成電流流動。這樣會調制電路輸入,正常輸入中出現其他信號。圖1所示例子中,兩個接地儀器通過信號線接地,以及主地線互連。這種情況下,線路中1A電流會在兩個儀器接地點之間形成0.1V電壓差。


圖1典型的接地環路
由于儀器之間存在電壓差,互連導線中的信號會將這種壓差加入信號中,造成導線出現電壓“交流聲”。這是音頻信號中聽到60 Hz噪聲(或視頻信號出現水平干擾)的一個原因。另一個問題是信號線纜地線中流動的電流。這種電流也會傳入線纜和設備。設計師總是注意接地端的接地,卻往往未優化設計,從而消除本底噪聲的靈敏度。因此,正確設計系統內部接地線路時,確保接地環路電流不會造成系統產生問題是最基本的要求。
另一個例子,接地環路是多個音頻-可視系統組件連接在一起時的常見問題。音頻系統常見的噪聲往往是接地環路問題造成的。此外,可聞“交流聲”也是典型的接地環路問題(當然,這取決于所在國家使用的AC電源電壓頻率)。當然,接地環路問題最常見的例子是,系統使用與插座連接的儀器,而另一臺儀器連接房間中其他位置不同的接地插座。
理想情況下,一個房間中的每個系統應連接到同一個接地端,信號/天線網絡最終也連接到同一接地點。這是理想的,因為系統和每個儀器的接地是由同一接地基準點對點連接(中央地線星狀連接模式)。這種情況下,必須考慮某些設備(和系統)還采用屏蔽線鏈接。電流從一臺設備經地線流入另一臺設備,然后通過屏蔽線返回第一臺設備。這個環路也會拾取附近磁場和射頻發射器(如手機)的干擾。結果,聽到被放大的不需要的信號。順便指出,接地環路在以下情況下不會產生問題:1)環路中的導線不傳送電流,2)環路未暴露在外部變化的磁場下,3)附近沒有射頻干擾。如果地線中有電流流動,當存在一定電位差時會產生噪聲干擾。此外,很小的電壓差也會在信號中加入噪聲。這種情況會造成音頻交流聲、視頻干擾圖像和計算機網絡傳輸誤差。
良好的模擬系統設計、模擬系統測試測量需要認真設計系統接地通道,避免出現接地環路。

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