【转】内部主板与屏蔽机箱之间如何接地

内部主板与屏蔽机箱之间如何接地

 

 

 

在【EMC 设计第1 讲】中详细分析过EMC 测试的本质，在此就不在啰

嗦了，总之，对大多数EMI 和EMS 测试来说，都考察的是共模，因此，产品的EMC

问题主要与共模有关，而共模的问题其实是共模电流的问题，另外我们上初中时

就明白一个道理，要形成电流，必须要有环路，所以，共模干扰的核心问题就是

电流和环路，这就是我们设计时的重中之中。

EMC 中，接地就是对共模电流的疏导，通过接地，防止共模电流流出产品形

成电磁干扰或流入产品影响设备稳定运行。而接地，一个是接水平参考接地平板，

一个是接机壳，这都是针对金属外壳的产品，如你列举的方案1 和2，对于塑料

外壳的产品，可以加一个金属板，单板GND 与金属板相连。

对于你说的第1 种方案，即单板通过螺柱与机箱直连，对大多数产品来说这

种接地都是一种最优的方案，特别是对全屏蔽机箱（非插箱式），在很宽的频段

范围内这种接地方式对共模干扰来说都是一种低阻抗。比如EMI，由于地线或地

平面不可避免的存在阻抗，数字信号回流流过时，将产生共模电压源，那么，共

模电流要通过机壳或参考接地板回到源头，金属外壳与GND 直连时，在很宽的频

段范围内连接阻抗很低，那么共模电流将主要通过机壳回到源头，可以避免通过

I/O 流出机箱，形成更大的共模环路，从而形成传导骚扰或辐射骚扰；对于EMS

来说， GND 与PGND 连接阻抗低，那么注入到I/O 线缆的共模电流首先经接口滤

波到GND，然后通过机箱回到源头，从而避免共模电流流经板内，导致数字IC

误动作。

对于你说的第2 种方案，通常有电容接地和磁珠接地，磁珠在高频时本来就

是高阻抗，因此，如果GND 与机箱通过磁珠相连，对于EMI 和EMS 的共模电流来

说，都不能以最低的阻抗从机箱然后返回源头，那么，如果单板有I/O 接口，则

极有可能通过I/O 线缆对参考接地平板的分布电容回到源头，那么此时共模电流

环路将增大，根据电磁场与环路的关系，辐射也将增强；对EMS 来说，共模电流

会流经板内，在GND 上产生共模电压源，与驱动电压叠加则可能造成数字IC 误

动作。电容接地方案通常比磁珠接地方案更常见，这种方案在低频时可以避免形

成磁环路，高频时电容低阻则多点接地，因为电容仅能保证在某一频段保持低阻

抗，因此，这种方案比较有争议，有的时候效果可能好些，因为GND 与机箱直连

时螺柱在高频时如超标频率点也是个电感，阻抗较大，此时如果GND 通过电容与

机箱连接，则电感与电容串联，由于发生串联谐振则可能对超标频率来说此时是

个低阻，这种情况下电容接地就会相对直连接地来说有一定改善。一般情况下，

电容接地方案更多的见于插箱设备，因为单板无法与机壳接地，只能通过面板与

机壳连接，此时接地回路可能要通过一系列的搭接，阻抗比较高，所以电容接地

谐振后或许会有一些改善。

对于你说的第3 种方案，塑料外壳产品，如果EMC 性能要求比较严格，可以

加金属平板，这个在【EMC 设计大讲坛第1 讲】已讲过，如果EMC 要求不严或出于结构、成本等各方面考虑不能使用金属平板，则在设计时，一定要降低GND 平

面的阻抗，即地平面尽量完整，不要有孔及分割等，那么，当信号回流或外界注

入的共模电流流经GND 时，由于GND 的阻抗很低，因此，产生的共模电压也有限，

此时便可以提高塑料设备的EMC 性能。

以上3 个方案的道理基本是相同的，画个EMI 干扰时的共模电流路径图，大

家可以体会下，EMS 抗扰来说，道理是一样的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图中，GND 上的共模电流，如果GND 与机壳阻抗低（如方案1），则通过机壳

返回源头，如果GND 与机壳阻抗高（如方案2，磁珠或电容接地），则通过对外

I/0 线缆与参考接地板之间的分布电容这个环路回到源头，无疑此时共模电流流

出机箱，这是对EMI 来说，对于EMS，经接口滤波到GND 的共模电流，如果GND

与机箱接地阻抗高，则存在流经板内的风险，这里就不啰嗦了。