淺談接地過程中會有哪些電磁兼容問題

接地所帶來的電磁兼容問題主要是地線干擾，這是所有人都無法解決的棘手問題。有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者在分析干擾故障時，雖然知道要用示波器檢查地線上的噪聲電壓，但是對這種噪聲產(chǎn)生的原因并不是很清楚。結(jié)果往往是面對噪聲電壓束手無策。為了解決這個困境，應(yīng)用信號地并結(jié)合電路常識，就很容易發(fā)現(xiàn)地線噪聲的秘密。

首先，地線不是等電位體。由歐姆定律可知，電流流過一個電阻時，就會在電阻上 產(chǎn)生電壓降。實(shí)際導(dǎo)體都有一定阻抗，地線也不例外，而且設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)牡鼐€的阻抗相當(dāng)大，因此當(dāng)電流流過地線時，就會在地線上產(chǎn)生電壓，失去等電位體的作用。

在設(shè)計(jì)電路時，往往將地線作為所有電路的公共地線，因此地線上的電流成分眾多，電壓也很雜亂，這就是地線噪聲電壓產(chǎn)生的根源所在。

·其次，地線噪聲電壓對電路系統(tǒng)具有嚴(yán)重的影響。地線噪聲意味著地線并不與設(shè)計(jì)時假設(shè)的理想情況一致（作為電位參考點(diǎn)的等電位體）。實(shí)際的地線上各點(diǎn)的電位，由于壓降的存在是不同的。這樣，設(shè)計(jì)電路的理想假設(shè)就被破壞了，電路不能正常工作也不足為奇。這就是地線造成電磁干擾現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。

· 再者，地線電流流經(jīng)路徑的選擇具有不確定性。地線電流客觀地遵守電流的一般規(guī) 律，即選擇阻抗最小的路徑。對于頻率較低的電流，這條路徑比較容易確定，即是電阻最小的路徑（電阻與導(dǎo)體的截面積、長度和電導(dǎo)率有關(guān)）。但對于頻率高的電流，確定地線電流的路徑很困難，實(shí)際的地線電流并不流過當(dāng)初設(shè)想的地線。電流失去“理性”控制，就會產(chǎn)生一些莫名其妙的問題。

結(jié)合圖1所示的問題歸納，最后得出解決接地電磁兼容問題的目標(biāo)是：減小地線的阻抗。

圖1 接地所引發(fā)的電磁兼容問題

地環(huán)路干擾是接地帶來的又一個電磁兼容問題。干擾現(xiàn)象常常發(fā)生在相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間，設(shè)備間往往通過較長的電纜相連。其產(chǎn)生的內(nèi)在原因是地環(huán)路電流的存在。由于地環(huán)路干擾是由地環(huán)路電流導(dǎo)致的，因此在工程中常常會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將一個設(shè)備的安全接地線斷開時，干擾現(xiàn)象消失，這是因?yàn)榈鼐€斷開時，切斷了地環(huán)路。這種現(xiàn)象往往發(fā)生在干擾頻率較低的場合，當(dāng)干擾頻率高時，和斷開地線與否關(guān)系不大。

如圖2所示，地環(huán)路干擾形成的原因如下：

· 兩個設(shè)備的地電位不同，它們之間就形成地電壓。在這個電壓的驅(qū)動下，由設(shè)備一、 互連電纜、設(shè)備二與地所形成的環(huán)路中間產(chǎn)生電流流動。電路的不平衡性會導(dǎo)致每根導(dǎo)線上的電流不同，從而產(chǎn)生差模干擾電壓，對電路造成干擾。如果其他功率較大的設(shè)備共用這段地線，必然會在地線中引起較強(qiáng)電流，而地線又有較大阻抗，最終導(dǎo)致電壓的干擾。

·由于互連設(shè)備處在較強(qiáng)的電磁場中，電磁場在設(shè)備一、互連電纜、設(shè)備二與地之間所形成的環(huán)路中感應(yīng)出環(huán)路電流，與上面原因的過程一樣會導(dǎo)致干擾。

圖2 地環(huán)路干擾的形成

針對上述地環(huán)路產(chǎn)生的原因，解決地環(huán)路干擾的基本思路有兩個：

· 一個是減小地線的阻抗，從而減小干擾電壓；

· 另一個是增加地環(huán)路的阻抗，從而減小地環(huán)路電流。

當(dāng)阻抗無限大時，最簡單的方法就是將地環(huán)路斷開。如將一端的設(shè)備浮地，或?qū)⒕€路板與機(jī)箱斷開等。但出于靜電防護(hù)或安全的考慮，這種方法在實(shí)際操作中是不允許的。而適用的方法就是隔離變壓器、光耦合、共模扼流圈和平衡電路等。