高低壓為什么不能共地
出處:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2015-05-22 14:53:15
很多人都知道,當(dāng)有高低電壓的時候,一般是不允許共地的,而是需要隔離開,比如我們常用的開關(guān)電源,它的輸入是220VAC,輸出5VDC,其中的變壓器既是降壓,也起隔離作用。
一般的講,電壓越高,隔離的距離越遠(yuǎn),有些因為體積版面考慮,不能做遠(yuǎn)的,采用割空PCB方式,加大間距,這個的原因是PCB的材料一般是FR4材料,介電常數(shù)在4.2附近,也就是說,隔空的1mm,等于PCB的4.2mm,所以效果明顯。
高低壓一般為什么不能共地,若共地會如何,我們接下來建立一個模型來分析:

上圖是不共地情況下,左邊高壓的正負(fù)端集聚正負(fù)電荷,根據(jù)電子學(xué)基礎(chǔ)理論庫倫定律,對低壓的正負(fù)兩端的作用如上圖,可以看出,當(dāng)兩者距離越遠(yuǎn),可以基本上認(rèn)為高壓的正負(fù)端電荷對低壓的正負(fù)端作用力基本上抵消了,只產(chǎn)生微弱的共模干擾,而這個干擾,是共模的,越遠(yuǎn),越少,所以可以基本上認(rèn)為沒有影響。

上圖為共地,當(dāng)把高低壓的負(fù)端共地連接之后,負(fù)端我們設(shè)為地端,注意這個地端是虛地,跟大地是不連接的,只是一個參考的公共端。對低壓的正端來說,因為低壓本身是一個電壓源,不受地端如何連接,低壓的正端相對于地端的電壓是不會變的,所以沒有影響。那么我們可以看到,只剩下高壓的正端對低壓的影響,而這個影響是單端的差模,因為沒有了之前的高壓的負(fù)端的負(fù)作用,所以影響比較明顯。并且,一般的講,高壓端的電壓若有波動的時候,那就對低壓的電壓也會產(chǎn)生波動。
共地,本質(zhì)上就是把原來的共模干擾,變成了差模干擾,所以干擾放大了很多。
在有高低壓布線的時候,一定要注意兩者的區(qū)別,比如開關(guān)電源的初級,用UC3842之類的電路,因為初級就存在高低壓布線問題,UC3842的供電在10多伏,而它驅(qū)動的功率管電壓瞬間可以達(dá)到500V,并且他們兩者是共地的,所以一般建議他們的共地采用單點接地,同時低壓的跟高壓的布板不要挨得很近,尤其是TOPSWITCH三端電源芯片,對共地有嚴(yán)格的要求。一是布板器件擺放的合理性,二是單點接地。還有一點,在有幾百伏高壓的開關(guān)電源初級,一般建議用專用的電源類IC,而不是采用MCU之類的驅(qū)動器來代替專用IC,因為MCU類的抗干擾能力差,容易跑飛了,若要用,一般要用光耦隔離再驅(qū)動,若非要共地,一般建議加屏蔽罩,并且電源等地方的抗干擾一定要處理好。
有網(wǎng)友提到家用電網(wǎng)有火線問題,因為安全性,需要隔離,本文沒有討論安全性問題,只是把這個高低壓共地干擾問題分析透,主要用于PCB布線等,提高抗干擾能力。
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