《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電源設(shè)計(jì)細(xì)節(jié):DC-DC轉(zhuǎn)換器之接地環(huán)路詳解
摘要: DC-DC轉(zhuǎn)換器為整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)電路供電。盡管每個(gè)電路在測(cè)試臺(tái)上可能表現(xiàn)很好,但系統(tǒng)整體性能卻往往達(dá)不到各個(gè)電路的性能效果。為什么,?有許多潛在因素,,而系統(tǒng)中各個(gè)電路的整體接地系統(tǒng)是首要原因,。
Abstract:
Key words :

 DC-DC轉(zhuǎn)換器為整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)電路供電。盡管每個(gè)電路在測(cè)試臺(tái)上可能表現(xiàn)很好,,但系統(tǒng)整體性能卻往往達(dá)不到各個(gè)電路的性能效果,。為什么?有許多潛在因素,,而系統(tǒng)中各個(gè)電路的整體接地系統(tǒng)是首要原因,。設(shè)計(jì)師需要非常清楚每個(gè)電路如何接地,系統(tǒng)中是否存在接地環(huán)路,。

  當(dāng)兩個(gè)電路和/或系統(tǒng)之間存在一個(gè)以上對(duì)地連接時(shí)就構(gòu)成了接地環(huán)路,。重復(fù)接地通道相當(dāng)于形成一個(gè)接收接口信號(hào)的環(huán)形天線(電流通過(guò)接地電阻轉(zhuǎn)換成電壓)。接收接地環(huán)路感應(yīng)電壓的后果是,,隨著感應(yīng)電壓的疊加造成系統(tǒng)對(duì)地基準(zhǔn)電壓不穩(wěn),。這些感應(yīng)噪聲電壓會(huì)成為整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)的一部分!

  此外,,接地環(huán)路形成一條共用線,,導(dǎo)致接地電流經(jīng)一個(gè)以上通道回到系統(tǒng)對(duì)地端接地極原點(diǎn)。例如,,多臺(tái)計(jì)算機(jī)的電源通過(guò)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(guò)數(shù)據(jù)通信布線連接。因此,,計(jì)算機(jī)彼此之間往往通過(guò)一條以上接地通道連接,。多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間存在多條接地通道時(shí),其形成的配置稱為“接地環(huán)路”,。每當(dāng)出現(xiàn)接地環(huán)路時(shí),,接地基準(zhǔn)點(diǎn)會(huì)接收疊加信號(hào),形成系統(tǒng)干擾和噪聲,。

  當(dāng)系統(tǒng)中的某些組件由不同的地線,而不是系統(tǒng)中其他組件供電,,或系統(tǒng)中兩個(gè)電路之間對(duì)地電位不一樣時(shí),,測(cè)量、通信或視頻系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生接地環(huán)路,。通常,,對(duì)地連接的電位差會(huì)造成電流流動(dòng)。這樣會(huì)調(diào)制電路輸入,,正常輸入中出現(xiàn)其他信號(hào),。圖1所示例子中,兩個(gè)接地儀器通過(guò)信號(hào)線接地,以及主地線互連,。這種情況下,,線路中1A電流會(huì)在兩個(gè)儀器接地點(diǎn)之間形成0.1V電壓差

  

  圖1 典型的接地環(huán)路

  由于儀器之間存在電壓差,,互連導(dǎo)線中的信號(hào)會(huì)將這種壓差加入信號(hào)中,,造成導(dǎo)線出現(xiàn)電壓“交流聲”。這是音頻信號(hào)中聽到60 Hz噪聲(或視頻信號(hào)出現(xiàn)水平干擾)的一個(gè)原因,。另一個(gè)問(wèn)題是信號(hào)線纜地線中流動(dòng)的電流,。這種電流也會(huì)傳入線纜和設(shè)備。設(shè)計(jì)師總是注意接地端的接地,,卻往往未優(yōu)化設(shè)計(jì),,從而消除本底噪聲的靈敏度。因此,,正確設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)部接地線路時(shí),,確保接地環(huán)路電流不會(huì)造成系統(tǒng)產(chǎn)生問(wèn)題是最基本的要求。

  另一個(gè)例子,,接地環(huán)路是多個(gè)音頻-可視系統(tǒng)組件連接在一起時(shí)的常見(jiàn)問(wèn)題,。音頻系統(tǒng)常見(jiàn)的噪聲往往是接地環(huán)路問(wèn)題造成的。此外,,可聞“交流聲”也是典型的接地環(huán)路問(wèn)題(當(dāng)然,,這取決于所在國(guó)家使用的AC電源電壓頻率)。當(dāng)然,,接地環(huán)路問(wèn)題最常見(jiàn)的例子是,,系統(tǒng)使用與插座連接的儀器,而另一臺(tái)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(gè)房間中的每個(gè)系統(tǒng)應(yīng)連接到同一個(gè)接地端,信號(hào)/天線網(wǎng)絡(luò)最終也連接到同一接地點(diǎn),。這是理想的,,因?yàn)橄到y(tǒng)和每個(gè)儀器的接地是由同一接地基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接(中央地線星狀連接模式)。這種情況下,,必須考慮某些設(shè)備(和系統(tǒng))還采用屏蔽線鏈接,。電流從一臺(tái)設(shè)備經(jīng)地線流入另一臺(tái)設(shè)備,然后通過(guò)屏蔽線返回第一臺(tái)設(shè)備,。這個(gè)環(huán)路也會(huì)拾取附近磁場(chǎng)和射頻發(fā)射器(如手機(jī))的干擾,。結(jié)果,聽到被放大的不需要的信號(hào),。順便指出,,接地環(huán)路在以下情況下不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題:

  1)環(huán)路中的導(dǎo)線不傳送電流,;

  2)環(huán)路未暴露在外部變化的磁場(chǎng)下;

  3)附近沒(méi)有射頻干擾,。

  如果地線中有電流流動(dòng),,當(dāng)存在一定電位差時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲干擾。此外,,很小的電壓差也會(huì)在信號(hào)中加入噪聲,。這種情況會(huì)造成音頻交流聲、視頻干擾圖像和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸誤差,。

  良好的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì),、模擬系統(tǒng)測(cè)試測(cè)量需要認(rèn)真設(shè)計(jì)系統(tǒng)接地通道,避免出現(xiàn)接地環(huán)路,。

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