電源設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

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幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

1、交流輸入與直流輸出要有較明確的布局區(qū)分，最正確方法是能夠相互隔離。

2、輸入端與輸出端（包括DC/DC變換初級(jí)與次級(jí)）布線距離最少要在5毫米以上。3、控制電路與主功率電路要有較明確的布局區(qū)分。

4、盡量避免大電流高電壓布線與測(cè)量線、控制線的并行布線。5、在空白的板面盡量敷銅。

6、在大電流高電壓的布線連接中，盡量避免用導(dǎo)線在空間中長(zhǎng)距離連接，它導(dǎo)致的干擾是很難處理的。

7、假使成本允許的狀況下，可采用多層板布線，有專門(mén)的輔助電源層與地層，將大大降低EMC的影響。

8、工作地是最簡(jiǎn)單受干擾的，因此盡量采取大面積敷銅的布線方法。

9、屏蔽地的布線不能構(gòu)成明顯的環(huán)路，這樣的話會(huì)形成天線效應(yīng)，簡(jiǎn)單引入干擾。10、大功率的器件最好能比較規(guī)整地布局，便于散熱器的安裝及散熱風(fēng)道的設(shè)計(jì)。幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

1.合理選擇\電容的接地點(diǎn).

2.感性器件在PCB的合理分布,能使干擾電磁場(chǎng)相互減弱,避免干擾信號(hào)疊加形成更強(qiáng)的干擾.一、地線設(shè)計(jì)

1.正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地相結(jié)合.2.將數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi)3.盡量加粗接地線4.將接地線構(gòu)成閉環(huán)路二、電磁兼容性設(shè)計(jì)1.選擇合理的導(dǎo)線寬度2.采用正確的布線策略

采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感，但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加，假使布局允許，最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)，具體做法是印制板的一面橫向布線，另一面縱向布線，然后在交織孔處用金屬化孔相連。

為了抑制印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_，在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)距離的平等走線，盡可能拉開(kāi)線與線之間的距離，信號(hào)線與地線及電源線盡可能不交織。在一些對(duì)干擾十分敏感的信號(hào)線之間設(shè)置一根接地的印制線，可以有效地抑制串?dāng)_.三、去耦電容配置

在直流電源回路中，負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時(shí)，就會(huì)在電源線上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲，是印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)的一種常規(guī)做法.怎樣做好電磁屏蔽[轉(zhuǎn)帖]

電磁屏蔽是解決電磁兼容問(wèn)題的重要手段之一。大部分電磁兼容問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。用電磁屏蔽的方法來(lái)解決電磁干擾問(wèn)題的最大好處是不會(huì)影響電路的正常工作，因此不需要對(duì)電路做任何修改。

1選擇屏蔽材料

屏蔽體的有效性用屏蔽效能來(lái)度量。屏蔽效能是沒(méi)有屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場(chǎng)強(qiáng)E1與有屏蔽時(shí)該位置的場(chǎng)強(qiáng)E2的比值，它表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽體尋常能將電磁波的強(qiáng)度衰減到原來(lái)的百分之一至百萬(wàn)分之一，因此尋常用分貝來(lái)表述屏蔽效能，這時(shí)屏蔽效能的定義公式為：SE=20lg(E1/E2)(dB)

用這個(gè)定義式只能測(cè)試屏蔽材料的屏蔽效能，而無(wú)法確定應(yīng)當(dāng)使用什么材料做屏蔽體。要確定使用什么材料制造屏蔽體，需要知道材料的屏蔽效能與材料的什么特性參數(shù)有關(guān)。工程中實(shí)用的表征材料屏蔽效能的公式為：

SE=A+R(dB)

式中的A稱為屏蔽材料的吸收損耗，是電磁波在屏蔽材料中傳播時(shí)發(fā)生的，計(jì)算公式為：A=3.34t（fμrσr）(dB)

t=材料的厚度，μr=材料的磁導(dǎo)率，σr=材料的電導(dǎo)率，對(duì)于特定的材料，這些都是已知的。f=被屏蔽電磁波的頻率。

式中的R稱為屏蔽材料的反射損耗，是當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生的，計(jì)算公式為：

R=20lg（ZW/ZS）(dB)

式中，Zw=電磁波的波阻抗，Zs=屏蔽材料的特性阻抗。

電磁波的波阻抗定義為電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量的比值：Zw=E/H。在距離輻射源較近（λ/2π，稱為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)）時(shí)，波波阻抗僅與電場(chǎng)波傳播介質(zhì)有關(guān)，其數(shù)值等于介質(zhì)的特性阻抗，空氣為377Ω。屏蔽材料的阻抗計(jì)算方法為：｜ZS｜=3.68×10-7(fμr/σr)(Ω)

f=入射電磁波的頻率(Hz），μr=相對(duì)磁導(dǎo)率，σr=相對(duì)電導(dǎo)率

從上面幾個(gè)公式，就可以計(jì)算出各種屏蔽材料的屏蔽效能了，為了便利設(shè)計(jì)，下面給出一些定性的結(jié)論。

●在近場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)屏蔽時(shí)，要分別考慮電場(chǎng)波和磁場(chǎng)波的狀況；

●屏蔽電場(chǎng)波時(shí)，使用導(dǎo)電性好的材料，屏蔽磁場(chǎng)波時(shí)，使用導(dǎo)磁性好的材料；

●同一種屏蔽材料，對(duì)于不同的電磁波，屏蔽效能使不同的，對(duì)電場(chǎng)波的屏蔽效能最高，對(duì)磁場(chǎng)波的屏蔽效能最低，也就是說(shuō)，電場(chǎng)波最簡(jiǎn)單屏蔽，磁場(chǎng)波最難屏蔽；●一般狀況下，材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性越好，屏蔽效能越高；

●屏蔽電場(chǎng)波時(shí)，屏蔽體盡量靠近輻射源，屏蔽磁場(chǎng)源時(shí)，屏蔽體盡量遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源；有一種狀況需要特別注意，這就是1kHz以下的磁場(chǎng)波。這種磁場(chǎng)波一般由大電流輻射源產(chǎn)生，例如，傳輸大電流的電力線，大功率的變壓器等。對(duì)于這種頻率很低的磁場(chǎng)，只能采用高導(dǎo)磁率的材料進(jìn)行屏蔽，常用的材料是含鎳80%左右的坡莫合金。2孔洞和縫隙的電磁泄漏與對(duì)策

一般除了低頻磁場(chǎng)外，大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在實(shí)際中，常見(jiàn)的狀況是金屬做成的屏蔽體，并沒(méi)有這么高的屏蔽效能，甚至幾乎沒(méi)有屏蔽效能。這是由于大量設(shè)計(jì)人員沒(méi)有了解電磁屏蔽的關(guān)鍵。

首先，需要了解的是電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒(méi)有關(guān)系。這與靜電場(chǎng)的屏蔽不同，在靜

電中，只要將屏蔽體接地，就能夠有效地屏蔽靜電場(chǎng)。而電磁屏蔽卻與屏蔽體接地與否無(wú)關(guān)，這是必需明確的。

電磁屏蔽的關(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是保證屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性，即整個(gè)屏蔽體必需是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。另一點(diǎn)是不能有穿過(guò)機(jī)箱的導(dǎo)體。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的機(jī)箱，這兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)起來(lái)都十分困難。

首先，一個(gè)實(shí)用的機(jī)箱上會(huì)有好多孔洞和孔縫：通風(fēng)口、顯示口、安裝各種調(diào)理?xiàng)U的開(kāi)口、不同部分結(jié)合的縫隙等。屏蔽設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是如何合理處理這些孔縫，同時(shí)不會(huì)影響機(jī)箱的其他性能（美觀、可維性、可靠性）。

其次，機(jī)箱上總是會(huì)有電纜穿出（入），至少會(huì)有一條電源電纜。這些電纜會(huì)極大地危害屏蔽體，使屏蔽體的屏蔽效能降低數(shù)十分貝。合理處理這些電纜是屏蔽設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一（穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)體的危害有時(shí)比孔縫的危害更大）。

當(dāng)電磁波入射到一個(gè)孔洞時(shí)，其作用相當(dāng)于一個(gè)偶極天線（圖1），當(dāng)孔洞的長(zhǎng)度達(dá)到λ/2時(shí)，其輻射效率最高（與孔洞的寬度無(wú)關(guān)），也就是說(shuō)，它可以將鼓舞孔洞的全部能量輻射出去。對(duì)于一個(gè)厚度為0材料上的孔洞，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)中，最壞狀況下（造成最大泄漏的極化方向）的屏蔽效能（實(shí)際狀況下屏蔽效能可能會(huì)更大一些）計(jì)算公式為：SE=100-20lgL-20lgf+20lg[1+2.3lg(L/H)](dB)若L≥λ/2，SE=0(dB)

式中各量：L=縫隙的長(zhǎng)度（mm），H=縫隙的寬度（mm），f=入射電磁波的頻率（MHz）。在近場(chǎng)區(qū)，孔洞的泄漏還與輻射源的特性有關(guān)。當(dāng)輻射源是電場(chǎng)源時(shí)，孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)?。ㄆ帘涡芨撸?，而當(dāng)輻射源是磁場(chǎng)源時(shí)，孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)要大（屏蔽效能低）。近場(chǎng)區(qū)，孔洞的電磁屏蔽計(jì)算公式為：若ZC>（7.9/D?f）：

SE=48+20lgZC-20lgL?f+20lg[1+2.3lg(L/H)]若Zc

IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地，無(wú)中性線N，只有線電壓（380V），無(wú)相壓壓（220V），保護(hù)接地線PE各自獨(dú)立接地。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一相接地時(shí)，不會(huì)使外殼帶有較大的故障電流，系統(tǒng)可以照常運(yùn)行。缺點(diǎn)是不能配出中性線N。因此它是不適用于擁有大量單相設(shè)備的智能化大樓的。

在智能化樓宇內(nèi)，要求保護(hù)接地的設(shè)備十分多，有強(qiáng)電設(shè)備，弱電設(shè)備，以及一些正常狀況下不帶電的導(dǎo)電設(shè)備與構(gòu)件，均必需采用有效的保護(hù)接地。假使采用TN－C系統(tǒng)，將TN－C系統(tǒng)中的N線同時(shí)用做接地線；或者在TN－S系統(tǒng)中將N線與PE線接在一起，再連接終究板上去；再或不設(shè)置電子設(shè)備的直流接地引線，而將直流接地直接接到PE線上；有的干脆把N線、PE線、直流接地線混接在一起。以上這些做法都是不符合接地要求的，且是錯(cuò)誤的。前面已經(jīng)分析過(guò)，在智能化大樓內(nèi)，單相用電設(shè)備較多，單相負(fù)荷比重較大，三相負(fù)荷尋常是不平衡的，因此在中性線N中帶有隨機(jī)電流。另外，由于大量采用熒光燈照明，其所產(chǎn)生的三次諧波疊加在N線上，加大了N線上的電流量，假使將N線接到設(shè)備外殼上，會(huì)造成電擊或火災(zāi)事故；假使在TN－S系統(tǒng)中將N線與PE線連在一起再接到設(shè)備外殼上，那么危險(xiǎn)更大，凡是接到PE線上的設(shè)備，外殼均帶電；會(huì)擴(kuò)大電擊事故的范圍；假使將N線、PE線、直流接地線均接在一起除會(huì)發(fā)生上述的危險(xiǎn)外，電子設(shè)備將會(huì)受到干擾而無(wú)法工作。因此智能建筑應(yīng)設(shè)置電子設(shè)備的直流接地，交流工作接地，安全保護(hù)接地，及普通建筑也應(yīng)具備的防雷保護(hù)接地。此外，由于智能建筑內(nèi)多設(shè)有具有防靜電要求的程控交換機(jī)房，計(jì)算機(jī)房，消防及火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控室，以及大量易受電磁波干擾的縝密電子儀器設(shè)備，所以在智能化樓宇的設(shè)計(jì)和施工中，還應(yīng)考慮防靜電接地和屏蔽接地的要求。

下面，我們接著分析一下智能化樓宇應(yīng)采取的各種接地措施。

１.防雷接地：為把雷電流迅速導(dǎo)入大地，以防止雷害為目的的接地叫作防雷接地。

智能化樓宇內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)，如通信自動(dòng)化系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，保安監(jiān)控系統(tǒng)，辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，閉路電視系統(tǒng)等，以及他們相應(yīng)的布線系統(tǒng)。從已建成的大樓看，大樓的各層頂板，底板，側(cè)墻，吊頂內(nèi)幾乎被各種布線布滿。這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)一般均屬于耐壓等級(jí)低，防干擾要求高，最怕受到雷擊的部分。不管是直擊，串擊，反攻都會(huì)使電子設(shè)備受到不同程度的損壞或嚴(yán)重干擾。因此對(duì)智能化樓宇的防雷接地設(shè)計(jì)必需嚴(yán)密，可靠。智能化樓宇的所有功能接地，必需以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ)，并建立嚴(yán)密，完整的防雷結(jié)構(gòu)。

智能建筑多屬于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)按一級(jí)防雷建筑物的保護(hù)措施設(shè)計(jì)，接閃器采用針帶組合接閃器，避雷帶采用25×4（mm）鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤10×10（m）的網(wǎng)格，該網(wǎng)格與屋面金屬構(gòu)件作電氣連接，與大樓柱頭鋼筋作電氣連接，引下線利用柱頭中鋼筋，圈梁鋼筋，樓層鋼筋與防雷系統(tǒng)連接，外墻面所有金屬構(gòu)件也應(yīng)與防雷系統(tǒng)連接，柱頭鋼筋與接地體連接，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。這樣不僅可以有效防止雷擊損壞樓內(nèi)設(shè)備，而且還能防止外來(lái)的電磁干擾。

各類(lèi)防雷接地裝置的工頻接地電阻，一般應(yīng)根據(jù)落雷時(shí)的反攻條件來(lái)確定。防雷裝置如與電氣設(shè)備的工作接地合用一個(gè)總的接地網(wǎng)時(shí)，接地電阻應(yīng)符合其最小值要求。

2.交流工作接地：將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)，直接或經(jīng)特別設(shè)備（如阻抗，電阻等）與大地作金屬連接，稱為工作接地。

工作接地主要指的是變壓器中性點(diǎn)或中性線（N線）接地。N線必需用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內(nèi)。必需注意，該接線端子不能外露；不能與其它接地系統(tǒng)，如直流接地，屏蔽接地，防靜電接地等混接；也不能與PE線連接。在高壓系統(tǒng)里，采用中性點(diǎn)接地方式可使接地繼電保護(hù)確鑿動(dòng)作并消除單相電弧接地過(guò)電壓。中性點(diǎn)接地可以防止零序電壓偏移，保持三相電壓基本平衡，這對(duì)于低壓系統(tǒng)很有意義，可以便利使用單相電源。

3.安全保護(hù)接地：安全保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。即將大樓內(nèi)的用電設(shè)備以及設(shè)備附近的一些金屬構(gòu)件，用PE線連接起來(lái)，但嚴(yán)禁將PE線與N線連接。

在智能化樓宇內(nèi)，要求安全保護(hù)接地的設(shè)備十分多，有強(qiáng)電設(shè)備，弱電設(shè)備，以及一些非帶電導(dǎo)電設(shè)備與構(gòu)件，均必需采取安全保護(hù)接地措施。當(dāng)沒(méi)有做安全保護(hù)接地的電氣設(shè)備的絕緣損壞時(shí)，其外殼有可能帶電。假使人體觸及此電氣設(shè)備的外殼就可能被電擊傷或造成生命危險(xiǎn)。如圖6所示。在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，接地短路電流經(jīng)人身，大地流回中性點(diǎn)；在中性點(diǎn)非直接接地的電力系統(tǒng)中，接地電流經(jīng)人體流入大地，并經(jīng)線路對(duì)地電容構(gòu)成通路，這兩種狀況都能造成人身觸電。

假使裝有接地裝置的電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電時(shí)，接地短路電流將同時(shí)沿著接地體和人體兩條通路流過(guò)，Id=Id＇＋I(xiàn)R，我們知道：在一個(gè)并聯(lián)電路中，通過(guò)每條支路的電流值與電阻的大小成反比，即，

式中：Id—接地回路中的電流總值Id＇—沿接地體流過(guò)的電流IR—流經(jīng)人體的電流rR—人體的電阻rd—接地裝置的接地電阻

由上式可以看出，接地電阻越小，流經(jīng)人體的電流越小，尋常人體電阻要比接地電阻大數(shù)百倍經(jīng)過(guò)人體的電流也比流過(guò)接地體的電流小數(shù)百倍。當(dāng)接地電阻微小時(shí)，流過(guò)人體的電流幾乎等于零。即Id≈Id＇。實(shí)際上，由于接地電阻很小，接地短路電流流過(guò)時(shí)所產(chǎn)生的壓降很小，所以設(shè)備外殼對(duì)大地的電壓是不高的。人站在大地上去碰觸設(shè)備的外殼時(shí)，人體所承受的電壓很低，不會(huì)有危險(xiǎn)。

加裝保護(hù)接地裝置并且降低它的接地電阻，不僅是保障智能建筑電氣系統(tǒng)安全，有效運(yùn)行的有效措施，也是保障非智能建筑內(nèi)設(shè)備及人身安全的必要手段。

4.直流接地：在一幢智能化樓宇內(nèi)，包含有大量的計(jì)算機(jī)，通訊設(shè)備和帶有電腦的大樓自動(dòng)化設(shè)備。在這些電子設(shè)備在進(jìn)行輸入信息，傳輸信息，轉(zhuǎn)換能量，放大信號(hào)，規(guī)律動(dòng)作，輸出信息等一系列過(guò)程中都是通過(guò)微電位或微電流快速進(jìn)行，且設(shè)備之間常要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作。因此為了使其確鑿性高，穩(wěn)定性好，除了需有一個(gè)穩(wěn)定的供電電源外，還必需具備一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位?？刹捎幂^大截面的絕緣銅芯線作為引線，一端直接與基準(zhǔn)電位連接，另一端供電子設(shè)備直流接地。該引線不宜與PE線連接，嚴(yán)禁與N線連接。

5.屏蔽接地與防靜電接地：在智能化樓宇內(nèi)，電磁兼容設(shè)計(jì)是十分重要的，為了避免所用設(shè)備的機(jī)能障礙，避免甚至?xí)霈F(xiàn)的設(shè)備損壞，構(gòu)成布線系統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠防止內(nèi)部自身傳導(dǎo)和外來(lái)干擾。這些干擾的產(chǎn)生或者是由于導(dǎo)線之間的耦合現(xiàn)象，或者是由于電容效應(yīng)或電感效應(yīng)。其主要來(lái)源是超高電壓，大功率幅射電磁場(chǎng)，自然雷擊和靜電放電。這些現(xiàn)象會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)用來(lái)發(fā)送或接收很高傳輸頻率的設(shè)備產(chǎn)生很大的干擾。因此對(duì)這些設(shè)備及其布線必需采取保護(hù)措施，免受來(lái)自各種方面的干擾。屏蔽及其正確接地是防止電磁干擾的最正確保護(hù)方法?？蓪⒃O(shè)備外殼與PE線連接；導(dǎo)線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接；室內(nèi)屏蔽也應(yīng)多點(diǎn)與PE線可靠連接。防靜電干擾也很重要。在清白、枯燥的房間內(nèi)，人的走步、移動(dòng)設(shè)備，各自磨擦均會(huì)產(chǎn)生大量靜電。例如在相對(duì)濕度10～20％的環(huán)境中人的走步可以積聚3.5萬(wàn)伏的靜電電壓、假使沒(méi)有良好的接地，不僅僅會(huì)產(chǎn)生對(duì)電子設(shè)備的干擾，甚至?xí)⒃O(shè)備芯片擊壞。將帶靜電物體或有可能產(chǎn)生靜電的物體（非絕緣體）通過(guò)導(dǎo)靜電體與大地構(gòu)成電氣回路的接地叫防靜電