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高低压为什么不能共地的一个解释

时间:07-23 来源:互联网 点击:

很多人都知道,当有高低电压的时候,一般是不允许共地的,而是需要隔离开,比如我们常用的开关电源,它的输入是220VAC,输出5VDC,其中的变压器既是降压,也起隔离作用。

一般的讲,电压越高,隔离的距离越远,有些因为体积版面考虑,不能做远的,采用割空PCB方式,加大间距,这个的原因是PCB的材料一般是FR4材料,介电常数在4.2附近,也就是说,隔空的1mm,等于PCB的4.2mm,所以效果明显。

高低压一般为什么不能共地,若共地会如何,我们接下来建立一个模型来分析:

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上 图是不共地情况下,左边高压的正负端集聚正负电荷,根据电子学基础理论库伦定律,对低压的正负两端的作用如上图,可以看出,当两者距离越远,可以基本上认 为高压的正负端电荷对低压的正负端作用力基本上抵消了,只产生微弱的共模干扰,而这个干扰,是共模的,越远,越少,所以可以基本上认为没有影响。

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上图为共地,当把高低压的负端共地连接之后,负端我们设为地端,注意这个地端是虚地,跟大地是不连接的,只是一个参考的公共端。对低压的正端来说,因为低压 本身是一个电压源,不受地端如何连接,低压的正端相对于地端的电压是不会变的,所以没有影响。那么我们可以看到,只剩下高压的正端对低压的影响,而这个影 响是单端的差模,因为没有了之前的高压的负端的负作用,所以影响比较明显。并且,一般的讲,高压端的电压若有波动的时候,那就对低压的电压也会产生波动。

共地,本质上就是把原来的共模干扰,变成了差模干扰,所以干扰放大了很多。

在 有高低压布线的时候,一定要注意两者的区别,比如开关电源的初级,用UC3842之类的电路,因为初级就存在高低压布线问题,UC3842的供电在10多 伏,而它驱动的功率管电压瞬间可以达到500V,并且他们两者是共地的,所以一般建议他们的共地采用单点接地,同时低压的跟高压的布板不要挨得很近,尤其 是TOPSWITCH三端电源芯片,对共地有严格的要求。一是布板器件摆放的合理性,二是单点接地。还有一点,在有几百伏高压的开关电源初级,一般建议用 专用的电源类IC,而不是采用MCU之类的驱动器来代替专用IC,因为MCU类的抗干扰能力差,容易跑飞了,若要用,一般要用光耦隔离再驱动,若非要共 地,一般建议加屏蔽罩,并且电源等地方的抗干扰一定要处理好。

有网友提到家用电网有火线问题,因为安全性,需要隔离,本文没有讨论安全性问题,只是把这个高低压共地干扰问题分析透,主要用于PCB布线等,提高抗干扰能力。

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