隔离电源PCB板布局中如何接地？ 该怎么办？

隔离电源PCB板布局中如何接地？ 该怎么办？

大多数使用桌面电源的设计人员可能会使用插入墙上的隔离稳压（开关）PSU。 该装置内置了在特定直流或交流电平下提供稳定电源所需的一切，并且噪音相对较低。 作为设计师，除了将一些引线连接到电路板之外，您不需要做任何事情。 不幸的是，一个具有集成电源部分的真实系统，甚至只是一个想要集成到更大系统中的电源调节器模块，并不是那么简单，并且需要一些定制设计以确保它们正常工作。

将电源集成到系统中的一个重要方面是正确设置和连接接地，即使对于隔离电源也是如此。 如果将隔离电源与主电路的其余部分集成到电路板上，仍然需要在系统中接地。 这些规则甚至适用于隔离式直流充电器或直流电源适配器的 PCB 板，因为根据应用和安全问题，设计可能需要连接回地。 由于接地不良会导致噪声问题，甚至安全风险，因此我们来看看在电路板上将交流电源转换为直流电源时，在电源调节部分建立接地连接的最佳实践。

隔离电源中的接地结构

假设您正在设计一个系统，需要对设计中的电路执行电源转换（交流到直流）、调节和传输。 如果考虑系统的实际结构，则可以在现场使用三种不同的选项：

• 接地：这是真正的接地电气连接，它作为 3 线交流线路上的安全线 (PE) 存在。

• 机箱接地：这适用于带有金属组件的外壳，其中外壳中的金属用于创建接地连接。

• 信号：有时这被错误地描述为模拟和数字（不要像这样分开你的土地）。 信号地通常指除地或底盘之外的任何东西。

采用变压器耦合构建的电源，例如 AC-DC 转换器、DC-DC 开关转换器或这两种系统的组合，将使用变压器构建，以补偿 PCB 布局中的这些间隙。 原因很简单：除非你只在低电压和低电流下工作，否则你通常希望在设计中进行隔离，以保护用户免受安全隐患。

由于各种原因，这些接地系统并不总是位于单个接地平面上。 这适用于开关电源，尤其是更复杂的电源，例如 LLC 谐振转换器。 接地之所以如此重要，是因为它定义了组件在系统中运行时测量到的电压。 当我写“由一个组件测量的电压”时，意味着在系统中的某个接地区域上定义的5V信号在系统中的某个其他接地区域上测量时可能无法在5V以下测量。

隔离开关电源中的这个问题称为“接地偏移”，它会引起噪声问题。 这很重要，因为系统中的接地偏移可能只是您想要在变压器耦合电源中可靠提供的电压的一小部分。

可以通过电容器接地来维持直流隔离

幸运的是，有一个简单的解决方案：用电容器将平面连接在一起。 Y 类电容器是较高电压/电流设计的不错选择。 您可以在原理图中轻松做到这一点：只需找到您的电容器所需的元件，然后直接连接桥接接地网络即可。 在 PCB 布局中执行此操作的典型位置是靠近变压器。

尽管它在 AC-DC 转换中仍然有效，但更复杂的方法是在电源轨和系统的交流侧之间使用电容器。 通过提取和释放一些位移电流来消除每侧之间的接地偏移。 电路板组装、电路板设计、电路板加工厂家讲解一下隔离电源PCB电路板布局如何接地？ 你知道该怎么做吗？

请注意，这仅适用于电路板上的两个接地区域。 我们没有考虑底盘或地球。 但是，您可以采取一些基本步骤来确保外壳、电路板和接地正确连接在一起。 不幸的是，这并不是那么简单。 需要考虑噪声和电流在系统中如何发挥作用，是否会造成安全隐患。 以下是一些供进一步阅读的资源，可帮助您确定在保持隔离的同时接地的最佳方式。

关于电子设计和PCB布局中的接地

• 隔离与非隔离电源：正确选择。

• 定义电源接地：系统、机箱和 PCB 接地。

• 如何穿过地平面间隙进行布线。

如果您想为电源系统实施控制算法，则需要允许从输出返回到输入的反馈，以便可以感测输出功率。 这意味着您需要从调节器的输出侧到包含开关元件的输入侧物理地运行一条线路。 问题是：如果你的输出是直流，但你想保持隔离，最好的方法是什么？

答案是使用光耦合器。 不宜将布线放置在间隙上，因为布线会受到外部噪声的影响，而开关电源则会产生很大的噪声。 变压器耦合也不可用，因为您正在调整直流。 在下图中，光耦合器跨越接地层之间的隔离，因此我们在此电源中保持所需的隔离。

光耦合器允许您跨接地层间隙发送信号，而无需接线。

放置光耦合器后，您可以将输出路由到电源控制器。 具有 PWM 输出的微控制器是定制功率控制器的不错选择，尽管一些公司生产具有反馈输入和一些外部电阻器的 MOSFET 栅极驱动器控制器。 如果您正在设计非常精确的功率调节或正在试验控制算法，这是实现输出检测的简单解决方案。 然后，您可以使用标准控制算法来调整 PWM 控制器的频率，以确保最大效率或专门跟踪所需的功率输出。

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