设备接地的方法

设备接地的⽅法
1、为什么设备需要接地(⼤地)
⼤地不同于⾦属，本⾝不是良导体，其导电率介于导体和绝缘体之间（约～10　16· m，与⼟壤中的⽔分和电解质成分有关），但在静态情况下，⼤地各点的电位都是相等的，因此⼀般都将⼤地作为基准电位(零电位)，平时所⽤的设备外壳通过接⼤地来保持与⼤地同电位。

将⼤地作为基准电位是基于以下⼏个理由：
（1）实现设备的安全接地。

当设备不接地时，⼀旦电源线与机箱之间的绝缘层发⽣破损就会造成触电。

设备接地后，外壳的对地电压为0V，即使电源线与外壳间的绝缘遭到破坏，也只有⼤电流流到地线，引起进线保险丝的烧断，对设备的操作⼈员不造成任何伤害，从⽽实现了对⼈员的安全保护。

（2）泄放掉因静电感应在机箱上所积蓄的电荷，从⽽避免了由于电荷积聚使机箱电位升⾼⽽造成的设备内部放电。

（3）提⾼设备⼯作的稳定性，防⽌设备在外界电磁环境作⽤下使设备对⼤地电位发⽣变化，造成电路⼯作不稳定。

将设备的外壳接地，设备就以⼤地为零参考电位，可以有效防⽌⼲扰的发⽣。

所以，从设备安全、⼈员安全和设备可靠运⾏等多⽅⾯因素考虑，设备必须接⼤地。

2、设备参考地的接法
设备⼀般有三种基本的参考接地⽅法，即浮地、单点接地和多点接地。

此外还有由单点接地和多点接地派⽣出来的混合接地。

（1）浮地
采⽤浮地的⽬的是将设备或电路与公共地或可能引起环流的公共导体隔离开来。

浮地还可以使不同电位的电路间配合(通过光耦或变压器)变得容易。

浮地⽅式的最⼤优点是抗⼲扰性能好。

浮地的主要缺点是设备不与公共地直接连接，容易产⽣静电积累，当电荷积累到⼀定程度，设备与公共地之间的电位差会引起强烈的静电放电，成为破坏性很强的⼲扰源。

作为折中，可在采⽤浮地的设备与公共地之间接进⼀个阻值很⼤的电阻，以便泄放掉所积累的电荷。

（2）单点接地
单点接地是在⼀个电路或设备中，只有⼀个物理点被定义为参考接地点，其他凡是需要接地的点都被连接到这⼀点上。

单点接地的优点是简单。

但是单点接地的最⼤缺点是，当系统⼯作频率很⾼，以致波长⼩到与系统接地线长度可以⽐拟时／4时)，就不能再⽤单点接地了。

此时，这根接地线就好像是⼀根天线，通过它向外辐射电磁波，影响周围设备和电路的⼯作，在这种情况下，应当转⽽采⽤多点接地。

　(如达到（3）多点接地
多点接地是指设备(或系统)中凡是需要接地的点都是直接接到离它最近的接地平⾯上(就近接地)，以便使接地线的长度为最短。

这⾥所说的接地平⾯可以是设备的底板、专⽤接地母线，甚⾄是设备的框架。

多点接地的这⼀特点使得它在⾼频场合下的应⽤有上佳表现(⽽单点接地在低频时的性能为最好)。

多点接地的形式看似⽐较简单，但对系统中的众多接地线的维护提出了更⾼的要求。

因为任何接地点上的腐蚀、松动都会使接地系统出现⾼阻抗，从⽽使接地效果变差。

（4）混合接地
单点接地的优点和多点接地的缺点，促使⼈们想到了混合接地，即个别要求⾼频接地的点选择多点接地(就近接地)，其余各点都采⽤单点接地。

所谓混合接地，要求设计⼈员对系统各部分⼯作情况做⼀个分析，只将那些需要就近接地的点直接(或需要⾼频接地的点通过旁路电容)与接地平⾯相连。

⽽其余各点都采⽤单点接地的办法。

3、21C系统的接地⽅法
21C系统采⽤分布式开关电源⽅式供电。

开关电源的输⼊线，除了⽕线、零线还包括地线，地线与电源模块铝合⾦外壳相连。

每个开关电源内部通过⾼频变压器与电⽹隔离，但是为抑制EMI⼲扰，在变压器原边对地以及副边对地都并联⼀个电容。

如果系统不接地，在铝合⾦外壳上会有微弱的电压。

21C系统需要接地主要考虑2个原因：1、设备安全；2、抗⼲扰，系统不接地或没有正确接地时，电⽹的突变以及电源模块的上电或掉电容易引起共模⼲扰，这个⼲扰严重时会影响设备的正常⼯作甚⾄损坏设备。

21C系统的接地⽅法是要求为每个智能电源供电的220VAC采⽤3芯线（即⽕线、零线、地线）供电，其中的地线要求可靠接地。

⼀般220V供电系统的安全接地都会有考虑，但许多⼈不⽤，这是不合适的。

如果市电系统接地有问题，可参照如下⽅法对21C电源输⼊中的地线进⾏接地处理：
（1）多点接地
当楼道或弱电井道有良好的接地点时，应就近接地。

因为开关电源输出容易受⾼频共模信号⼲扰，⽽对低频⼲扰不敏感，因⽽多点接地是最佳选择。

（2）并联单点接地
当楼道或弱电井道没有接地点时，选⽤截⾯积⼤于1.0mm2的导线将所有地线连到同⼀点并联后接地。

这种⽅法不如第⼀种效果好，但也能抑制共模⼲扰。

（3）串联单点接地
当楼道或弱电井道没有接地点，⽽采⽤并联单点接地的连线太多太长，可采⽤串联单点接地。

接地导线的截⾯积应⼤于
1.0mm2。

这种⽅法效果不如前⾯两种，尤其要注意在串联过程中接触⼀定要可靠。

请问何为“浮地”？
系统说如果⽤户现场没有良好接地的情况下，应使控制器处于浮地状态。

请问何为“浮地”？在这种情况下，有多个设备连接时地应该如何处理？
这⾥说的“浮地”就是控制器不接⼤地
我想说明何时与如何接地：
1，⼲扰需要⼀定能量，当控制器彻底与⼤地隔离（浮地）时，⼯频⼲扰回路阻抗极⼤，流过控制器及其内部的⼲扰电流极⼩，不⾜以⼲扰倥制器。

2，当控制器外壳与⼤地完好连接，由于控制器与⼤地等电位，⼯频⼲扰电流被控制器外壳接地点所旁路，⽆法进⼊控制器内部，从⽽也⽆法⼲扰。

3，当控制器外壳与⼤地处于上述两者之间时，就会有⼯频⼲扰
4，如果控制器的使⽤可能存在安全问题时，外壳必须很好接地
5，多个设备的理想接地是尽量⼀点接⼤地，以避免设备间地线⼲扰
6，有时具体问题需具体分析。

如果⼏个设备互连，⼜⽆法良好接地，那么它们最好都浮地，其实这⼀点不太现实，在实际应⽤中，供电和驱动很可能⽤到⼯频电⽹，⼯频泄漏是必然的（假设绝缘阻抗100M欧，380VAC电压，就有5.373uA 峰值漏电流流过控制器，在MOS器件的控制器中，有的器件本⾝⼯作电流只有0.1uA）。

所以，⼀般情况下，控制器外壳最好良好接地。

如果你的确能做到所有设备与⼯频隔离（浮地），如果，你的设备间没有较⼤的电流（这⾥可称信号地电流）或你的设备间信号地阻抗很⼩，那么，你的多个设备信号地可直接互连。

否则，你的设备间信号传递需要加隔离（如光电，变压器，机械，等）。

控制器内部电⽓或电⼦部分是否需要与外壳⼀点接地呢？
当外壳与内部电路间完全浮地时，由于它们间仍存在电容藕合效应，
外壳与内部电路间仍将存在⼯频漏电流。

这时：
1，当你的电路要求还不是很⾼时，可以不管
2，当你的电路要求很⾼时，就必须将内部电路与外壳⼀点接地，同时，千万注意，同时，必须将外壳良好接⼤地。

3，为防⽌内部电路与外壳⼀点连接时，内部输出万⼀碰外壳⽽造成短路（如电源设备），内部电路与外壳间⽤容量⾜够⼤的电容相连，这样，对⼯频⼲扰来说，内部与外壳间是等电位的，对直流输出来说，是隔离的。

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地浮就是"对地浮置"，悬浮接地,是为了克服共模⼲扰(CMR)的措施.
好多地⽅要⽤浮地,⽐如在DVM的输⼊端(包括A/D转换部分)就是使⽤浮地.就是该点电位与地相同,为0电位.但是该点⼜不是直接和地相连.是通过电路制造出的某个对地电位为零的点.这⾥的"地"也可以认为是公共端.这个"地"与实际的地间存在阻抗,⽽且阻抗-->⽆穷,为的就是克服共摸⼲扰.
⽐如⼀个极普通的例⼦：在同轴电缆屏蔽层两端不在同⼀点接地，则由于两接地点不在同⼀位置⽽造成他们之间有电压差存在,就是共摸⼲扰电压.这相当于形成⼀⼲扰源串在信号源上,既由共模⼲扰转化为实际发⽣作⽤的串模⼲扰.共模抑制⽐CMRR 就定义为: CMRR=20log Vcm/Vsm，Vcm和Vsm分别为共摸⼲扰电压和其转化为相应的串摸⼲扰电压.⽽此串模⼲扰电压与电缆输出端(即信号源对⾯的那⼀端)屏蔽层对地电阻有关. 如果此阻抗-->⽆穷,CMRR就可达到很⼤,所以我们可以在电缆外再加⼀接地的屏蔽层,⽽电缆本⾝的屏蔽层接在浮地(0电位点).⽽在信号源端,两屏蔽层是接在⼀起的.即在电缆输出端屏蔽层对地电阻=0电位点与地间的电阻.
另外,在⾼保真的电⼦管放⼤器中,多采⽤⼀点接地,⽬的也是为了克服这种⼲扰,其道理⼤同⼩异.。