请教PCB地与金属外壳地连接的几个问题

liyo2012 · 发表于 2021-4-11 09:23:22

基本情况：

机器为金属外壳可触摸到的设备，机器上有220V 的电机， A：机器工作时有一个5V信号需与外壳地接触（利用外壳作一个参考地），以检测机器的工作状态；

原方案是变压器输出两组独立电源，一组给单片机供电，一组给这个5V信号供电，然后通过光耦将这个外部检测电路与单片机电路完全

隔离；

现在因为某些原因，直接将两组电源变为了一组，单片机地直接接外壳，直接用IO去检测A处的工作状态。

这个变动是否可靠，需要注意什么问题？感谢，，

（机器需要1750V高压测试，，）

chunjiu · 发表于 2021-4-11 11:28:50

系统地与外壳直连要保证外壳接大地良好，否则很容易跑飞。

系统地与外壳连接处一定要加磁环或磁珠去干扰。

如果连接仅仅是为了测量信号，还可以串电阻进一步阻隔干扰串入。

redroof · 发表于 2021-4-11 12:15:03

本帖最后由 redroof 于 2021-4-11 12:16 编辑

chunjiu 发表于 2021-4-11 11:28
系统地与外壳直连要保证外壳接大地良好，否则很容易跑飞。

系统地与外壳连接处一定要加磁环或磁珠去干扰。 ...

既然选了金属壳，为什么有不接地的想法？不接地安规怎么办？
想想电脑机箱就知道。
安规是强制国标，强制的。不接地打死人要负责的。。。
考虑外壳不接地会怎么怎么，那都不用考虑，你没有选择。

chunjiu · 发表于 2021-4-11 12:44:25

redroof 发表于 2021-4-11 12:15
既然选了金属壳，为什么有不接地的想法？不接地安规怎么办？
想想电脑机箱就知道。
安规是强制国标，强制 ...

家里电脑不接地的多滴是，我有段时间在家没去工作的时候尽帮亲戚朋友处理这些事情……

redroof · 发表于 2021-4-11 13:06:51

本帖最后由 redroof 于 2021-4-11 13:08 编辑

chunjiu 发表于 2021-4-11 12:44
家里电脑不接地的多滴是，我有段时间在家没去工作的时候尽帮亲戚朋友处理这些事情…… ...

我说的是设计电脑的人，不是用户。用户不接地被电打了不会来找你。设计的人规定要接地的
你看有没有哪个电脑机箱不接内部地的

chunjiu · 发表于 2021-4-11 13:18:20

redroof 发表于 2021-4-11 13:06
我说的是设计电脑的人，不是用户。用户不接地被电打了不会来找你。设计的人规定要接地的
你看有没有哪个 ...

设计时都接呀，拿万用表量一下就知道了。但如果指望用户也一定懂这个肯定是不现实的。

所以除了直通之外，还有要考虑安全的问题，通常我是要加电阻的。

若采样信号的放大器输入阻抗足够高的话，信号驱动的输出和系统接地我要串上几K的电阻的。

liyo2012 · 发表于 2021-4-11 14:22:18

我的意思是，这个机器金属外壳在设计时是一定会连接到三插插头接到大地的。

但是这个机器的主板单片机地也也接要接到外壳上，按之前的经验，这个外壳弄不好会有很高电压的感应电，（用户插座接线不规范时）

直接接到单片机地，会不会乱动作，甚至会打坏芯片，这个机器生产时还要打高压，是不是也很大概率搞坏芯片，

chunjiu · 发表于 2021-4-11 15:18:02

liyo2012 发表于 2021-4-11 14:22
我的意思是，这个机器金属外壳在设计时是一定会连接到三插插头接到大地的。

但是这个机器的主板单片机地也 ...

所以我的回答就是针对你的环境说的呀。

liyo2012 · 发表于 2021-4-11 15:22:09

chunjiu 发表于 2021-4-11 15:18
所以我的回答就是针对你的环境说的呀。

直接接到单片机地，异常情况下，会不会乱动作，甚至会打坏芯片，这个机器生产时还要打高压，是不是也很大概率搞坏芯片，

有这方面的建议吗？

chunjiu · 发表于 2021-4-11 15:38:26

liyo2012 发表于 2021-4-11 15:22
直接接到单片机地，异常情况下，会不会乱动作，甚至会打坏芯片，这个机器生产时还要打高压，是不是也很 ...

肯定会跑飞啊，过国标检测的时候，几千伏一打必死。就算有大地连接，也是无法全部避免的。

所以要穿磁环磁珠，只要你的信号采集器阻抗允许，驱动级和接地线都要串电阻。

串了电阻后，外壳上的干扰源回路只走电阻最小的外壳，而不会从主板上穿过去，避免影响MCU的工作。

liyo2012 · 发表于 2021-4-11 16:17:51

chunjiu 发表于 2021-4-11 15:38
肯定会跑飞啊，过国标检测的时候，几千伏一打必死。就算有大地连接，也是无法全部避免的。

所以要穿磁环 ...

好的，再琢磨一下。谢谢！

redroof · 发表于 2021-4-11 21:00:33

chunjiu 发表于 2021-4-11 15:38
肯定会跑飞啊，过国标检测的时候，几千伏一打必死。就算有大地连接，也是无法全部避免的。

所以要穿磁环 ...

也有很多金属外壳产品的外壳和内部地是正常连接的，8千伏静电打外壳随便打，啥事都没有。
不仅不能用磁环，反过来还得在板上露铜保证良好的连接到外壳呢，就怕到外壳的阻抗不够低。

redroof · 发表于 2021-4-11 21:02:52

liyo2012 发表于 2021-4-11 15:22
直接接到单片机地，异常情况下，会不会乱动作，甚至会打坏芯片，这个机器生产时还要打高压，是不是也很 ...

如果金属外壳和你主板连接良好，那么外壳就是个法拉第笼了，外壳有多少电压都不会影响你内部

chunjiu · 发表于 2021-4-11 21:31:51

redroof 发表于 2021-4-11 21:00
也有很多金属外壳产品的外壳和内部地是正常连接的，8千伏静电打外壳随便打，啥事都没有。
不仅不能用磁环 ...

只要原理上能解释的通我是可以相信的，但没见过实物所以有点无法理解。

在检测实验室见多了因过不了而绞尽脑汁来解决这个难题的，

反倒是我们因为加够了措施，就没啥困难的，基本上一遍就过。

redroof · 发表于 2021-4-11 22:07:23

本帖最后由 redroof 于 2021-4-11 22:14 编辑

chunjiu 发表于 2021-4-11 21:31
只要原理上能解释的通我是可以相信的，但没见过实物所以有点无法理解。

在检测实验室见多了因过不了而绞 ...

随便你怎么做能过检测都行。还有选择完全隔离的呢。
反正我自己是用良好接地的，因为我有天线，没得选，天线座子外壳就是内部地。
做电脑机箱的是因为USB座子，HDMI座子啊什么的，所有这些金属壳是内部地，也没得选。
EMC有时候是玄学，反正只要实测打不死就算数，管你里面是怎么做的都行。
怎么做都有能过的，怎么做也都有过不了的，哈哈

chunjiu · 发表于 2021-4-11 22:43:17

本帖最后由 chunjiu 于 2021-4-11 23:13 编辑

redroof 发表于 2021-4-11 22:07
随便你怎么做能过检测都行。还有选择完全隔离的呢。
反正我自己是用良好接地的，因为我有天线，没得选， ...

这玩意不是玄学，只要当成能量的通道就行了。打个比方，将电势能当作河流入海的两种常见形式：

一种是强上游，弱下游，上游过强，下游若有阻塞，很容易造成阻塞处泛滥垮堤，所以尽量疏通为上。

另一种是弱上游，强下游，例如钱塘江潮，如果不加堤坝阻拦潮水，肯定是反冲危害到内里。

电势能也是能量形式的一种，只要通道设计合理，该疏通的疏通，该阻塞的地方阻塞就行了。

因楼主和我们常用的设计是一致的，都是弱上游，强下游，我们需要保持通道的正常流通，但也要防止反冲。

所以才给出上述的建议。

polarbear · 发表于 2021-4-12 09:32:21

我们公司的产品（户外设备）设计规定：所有PCB 的GND不得与设备的外壳相连，一般是中间串联电容或者是电阻；

如果GND和大地相连，客户大地不良时，烧一大堆IC（超过1000片）

redroof · 发表于 2021-4-12 09:51:04

polarbear 发表于 2021-4-12 09:32
我们公司的产品（户外设备）设计规定：所有PCB 的GND不得与设备的外壳相连，一般是中间串联电容或者是电阻 ...

所以这种事情完全是要根据每个人不同情况来决定的，没有一定之规。公说公有理婆说婆有理，简单的说这就是玄学，哈哈。。。
我也有个例子:我专门弄过一个PCB和外壳接触不好的板子，然后去打静电，4千可以过，但6千一打就死。而正常的良好接触的板子可以随便打8千没问题。你要是串了电容电阻什么的，就等于没有良好接触了，静电根本不会从你这个通道走，而是直接从sma天线的地走了，一样是死。

redroof · 发表于 2021-4-12 10:18:21

polarbear 发表于 2021-4-12 09:32
我们公司的产品（户外设备）设计规定：所有PCB 的GND不得与设备的外壳相连，一般是中间串联电容或者是电阻 ...

如果你的外壳保护地在电路上没有任何作用，不当作其它地方的参考电平，那么你当然可以用RC连接，允许内部地和外壳之间有一定的电压。
如果外壳被当作了一个信号线，不管是有意的还是别无选择被迫这么做的，那么最佳方法就是低阻抗直连了。不然外壳被打静电的时候内部肯定会受影响。
如果客户现场接地不好，那是另一个话题了，呵呵，我不做评论。
你可以试一下，分别用直连和RC连接，去打EMC一直打到死机或者标准最高值，看哪种做法更强。我认为大多数情况下应该是低阻抗直连比RC连接可以抗更高等级的EMC。

amigenius · 发表于 2021-4-12 10:40:49

当您不能深刻理解等电位，能量回路的时候，PCB的EMC设计是个“玄学”，您会把16bit、24bit的AD硬生生只能发挥12bit的性能，把本来能过5K EFT的IC发挥到一两K就挂，把高制程的MCU用到IO短路甚至电源短路。。。。。
当您深刻理解并灵活根据场合设计后，您会发现番邦的IC规格书标的TMD保守，14bit的磁编果然有14bit，LSB稳的一批一点不跳，16bit也能拿来做过采样；24bit的AD果然也有23bit的Noise-free Resolution，大牌的MCU果然5K EFT随便过。。。。。。
那些动不动就磁环，单点接地，模拟地和数字地隔离等等的，不是坑您就是装逼连他自己也都根本就没弄懂。别看接地这玩意，看似简单，我混论坛快20年，能深刻理解和运用的，估计也不超20人。

EMC菜鸟 · 发表于 2021-4-12 10:45:06

polarbear 发表于 2021-4-12 09:32
我们公司的产品（户外设备）设计规定：所有PCB 的GND不得与设备的外壳相连，一般是中间串联电容或者是电阻 ...

现在很多智能电表，CPU的GND都直接接火线的，按你的说法怎么搞？

redroof · 发表于 2021-4-12 10:48:26

amigenius 发表于 2021-4-12 10:40
当您不能深刻理解等电位，能量回路的时候，PCB的EMC设计是个“玄学”，您会把16bit、24bit的AD硬生生只能发 ...

是的。我好多年没用过数字地模拟地隔离或者单点连接或者什么磁环连接了。
我常用的有且只有一种做法:四层板，整板一块连续的地，不做任何分割。哈哈！

EMC菜鸟 · 发表于 2021-4-12 10:50:57

amigenius 发表于 2021-4-12 10:40
当您不能深刻理解等电位，能量回路的时候，PCB的EMC设计是个“玄学”，您会把16bit、24bit的AD硬生生只能发 ...

仰望高手！..............

EMC菜鸟 · 发表于 2021-4-12 10:51:21

redroof 发表于 2021-4-12 10:48
是的。我好多年没用过数字地模拟地隔离或者单点连接或者什么磁环连接了。
我常用的有且只有一种做法:四层 ...

仰望 ...... 有钱人！

womenhome · 发表于 2021-4-12 11:10:23

直连的话，一定要接地良好，保证低阻抗。

隔离的话，就用RC隔离下。

确实有时是直连OK，有时隔离OK。

可能理解的不够透彻，只能看表面现象。

redroof · 发表于 2021-4-12 11:24:39

EMC菜鸟发表于 2021-4-12 10:51
仰望 ...... 有钱人！

现在四层板真不值钱了，只要不是超级便宜的东西都应该用四层了。有那一层完整的地，效果就是不一样。以前书上的老做法老经验，很多都是在两层板的时代总结岀来的，到四层板时代完全不合适了

polarbear · 发表于 2021-4-12 11:53:10

redroof 发表于 2021-4-12 10:18
如果你的外壳保护地在电路上没有任何作用，不当作其它地方的参考电平，那么你当然可以用RC连接，允许内部 ...

肯定是外壳和GND连接最好过啦；但是我们的设备还要和其他设备连接，要考虑大地电位差的问题；

我们保证不了所有的客户的接地是良好，所以只能从自己的产品解决去避免出这些问题；

其实接地与GND是否相连，没有硬性规定的；

如测试设备，示波器，信号发生器那些外壳肯定和GND相连同的，但是很多工控的设备是不连接的；

所以只能说是看场合和具体的应用

chunjiu · 发表于 2021-4-12 11:53:37

amigenius 发表于 2021-4-12 10:40
当您不能深刻理解等电位，能量回路的时候，PCB的EMC设计是个“玄学”，您会把16bit、24bit的AD硬生生只能发 ...

希望有机会能和兄弟详细的探讨，请教

我带新人小朋友的时候，给他们做岗前培训，能懂的一听就懂，不懂的就很难让他明白。

估计还是我理解的知识有限或带有歧义，否则应该能准确而简单的阐述明白这些原理。

huangxiaolpbany · 发表于 2021-4-12 12:34:52

amigenius 发表于 2021-4-12 10:40
当您不能深刻理解等电位，能量回路的时候，PCB的EMC设计是个“玄学”，您会把16bit、24bit的AD硬生生只能发 ...

NB。我们是做等离子切割的，切割过程中是200V以下直流，电流最大600A。引弧瞬间电压到12KV左右，38K，干扰极大。
我们的办法就是小河流进江，江流进海那种做法。
小信号到接地铜排，变压器、24V电源，5V电源，正负12V电源接另一个铜排，驱动器再接一个铜排，3-4个铜排用10mm以上线接到铜桩，然后铜桩用至少35mm的地线连到大地。
实际使用，这些事必须的，但是还有要求，强电强干扰的线和信号线、低压电源线必须隔开，可以用气管、水管隔开，否则还是达不到要求。
之前就发生过，引弧瞬间把24VDC抬高到50V，过几天就会烧东西。

waterx3 · 发表于 2021-4-12 17:15:16

220VAC通过ACDC模块转换为24V，金属外壳接大地，L和N分别接Y电容到金属外壳，24V地通过RC连接金属外壳，电源地和外壳有7V的交流电，

saccapanna · 发表于 2021-4-12 19:22:10

又是这个问题，这个问题在论坛里面，曾今有过非常深入的探讨，搜索一下吧。我们一般做法是GND接金属外壳，金属外壳要求必须接大地，接大地就是能量的泄放通道。

redroof · 发表于 2021-4-12 20:05:58

saccapanna 发表于 2021-4-12 19:22
又是这个问题，这个问题在论坛里面，曾今有过非常深入的探讨，搜索一下吧。我们一般做法是GND接金属外壳， ...

你跟我的做法一样。
但是确实有人坚持不直连，并且也能说岀理由。所以我只能说这就像小马过河，自己试过才算数，别人说的都不算。
不管你选哪一种，能过所有测试都行。
不过有个小问题是，如果一个接地的产品和一个RC隔离的产品接在一起，那么就都被强制接地了。所以除非你的产品不跟别人连，否则还是做接地更省事。那个隔离大概率是无意义的。

waterx3 · 发表于 2021-4-12 21:21:52

如果一个ACDC出来两个隔离的地，怎么接？都直连大地？

redroof · 发表于 2021-4-12 22:38:27

waterx3 发表于 2021-4-12 21:21
如果一个ACDC出来两个隔离的地，怎么接？都直连大地？

什么叫两个隔离的地？
常见的铁壳电源，DC端实际没有地，你看上面标的都是V+和V-
叫作地的只有AC端的那个保护地，内部已经接在电源的金属外壳上。
也有非金属外壳的ACDC电源进线根本没有地的，就两根AC220进，然后V+V-两个输岀

dongzhiqing · 发表于 2021-4-12 23:14:11

redroof 发表于 2021-4-12 11:24
现在四层板真不值钱了，只要不是超级便宜的东西都应该用四层了。有那一层完整的地，效果就是不一样。以前 ...

完整的地平面才是王道

waterx3 · 发表于 2021-4-13 08:51:29

redroof 发表于 2021-4-12 22:38
什么叫两个隔离的地？
常见的铁壳电源，DC端实际没有地，你看上面标的都是V+和V-
叫作地的只有AC端的那个 ...

那么就说这两个V-，需要都接外壳吗？例如金升阳LH双路输出。

redroof · 发表于 2021-4-13 08:57:04

waterx3 发表于 2021-4-13 08:51
那么就说这两个V-，需要都接外壳吗？例如金升阳LH双路输出。

按我的通常做法，是的。当然如果你有一路当作完全隔离的通迅用电源，那么这一路就不接地了。

saccapanna · 发表于 2021-4-13 09:42:42

redroof 发表于 2021-4-12 20:05
你跟我的做法一样。
但是确实有人坚持不直连，并且也能说岀理由。所以我只能说这就像小马过河，自己试过 ...

我一般这样处理隔离部分：跟别人连接的部分，例如RS485接口，使用隔离电源，隔离部分地浮空，通过 102 Y电容连接到金属机壳，不用RC，只用C。

saccapanna · 发表于 2021-4-13 09:45:27

waterx3 发表于 2021-4-13 08:51
那么就说这两个V-，需要都接外壳吗？例如金升阳LH双路输出。

我们一般的做法，内部使用的那一路，V-接机壳，另外接口那一路 V- 浮空，102电容到机壳。接机壳的方式也要注意电流泄放途径，不能乱接，泄放回路不要造成大的干扰。

saccapanna · 发表于 2021-4-13 09:47:03

redroof 发表于 2021-4-13 08:57
按我的通常做法，是的。当然如果你有一路当作完全隔离的通迅用电源，那么这一路就不接地了。 ...

如果两路都是内部用，其实都可以接机壳，但是两路的隔离已经没有意义了，其实一路电源就可以搞定。

redroof · 发表于 2021-4-13 11:32:03

saccapanna 发表于 2021-4-13 09:47
如果两路都是内部用，其实都可以接机壳，但是两路的隔离已经没有意义了，其实一路电源就可以搞定。 ...

也有比如24V和5V双供电的，5V耗电比较高不想从24V转一道，所以直接用24+5双路输出的电源。
甚至也有内部需要负电源就用两路输出的把一路V+接到另一路V-然后接机壳，这些用法都是可以的。

waterx3 · 发表于 2021-4-13 12:47:46

RC的接法一般就近接安装螺孔，如果有多个安装孔，是否同一块地需要每个安装孔都有RC

ding86361953 · 发表于 2021-4-13 13:29:51

本帖最后由 ding86361953 于 2021-4-13 13:30 编辑

楼主，https://www.amobbs.com/forum.php ... 0%E7%B3%BB%E7%BB%9F
这是坛友上传的一本关于接地的书籍：接地技术与接地系统【日】
注：修改错别字

redroof · 发表于 2021-4-14 11:14:41

ding86361953 发表于 2021-4-13 13:29
楼主，https://www.amobbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5514213&highlight=%E6%8E%A5%E5%9C%B0%E6%8A ...

这种书没多大意义。
因为现实就是这样，不同的场合下需要不同的做法才行。
有些人选了接地，有些人选了隔离
你的场合下该选哪种，只有自己实测了以后才知道。别人说的再好都没用

请教PCB地与金属外壳地连接的几个问题

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