Secondary Tap GND -Kabelstrategie

Transformator Secondary Center Tap GND Erdungsstrategie: Digital Signal Ground vs. Chassis Ground

—— Key -Punkte des EMC- und Rauschunterdrückungsdesigns des Servo -Antriebssystems

Einführung

Bei der Konstruktion des Servomantriebssystemnetzes beeinflusst die Erdungsauswahl des Sekundärzentrums des Transformators direkt die elektromagnetische Kompatibilität (EMC) des Systems, die Signalintegrität und die Sicherheit. Basierend auf den Bedürfnissen industrieller Szenarien analysiert dieser Artikel die physikalischen Mechanismen verschiedener Erdungsstrategien und vergleicht ihre Auswirkungen mit gemessenen Daten.

1. Die physische Bedeutung des sekundären Zwischenhahns

Der Mitteltipp (CT) wird häufig in der vollständigen Wellenberechnung (z. B. Doppel -Dioden -Richtigkeit) bei der Richtigkeit und Filterschaltungen verwendet. Sein Erdungsmethode bestimmt den Entladungsweg mit hohem Frequenzrauschen.

Schlüsselparameter, die sich auswirken:

• & Common - Mode Rauschpfad: Der Mitte -Tipp wirkt als "virtueller Mittelpunkt" für hohe - Frequenzrauschen, was die Richtung des gemeinsamen - Modusstromflusss direkt beeinflusst
• & Bodenschleifenimpedanz: Die Wahl des Erdungspunkts verändert die Rauschschleifimpedanz, die wiederum die durchgeführten Emissionen (CE) und gestrahlte Emissionen (RE) beeinflusst.

2. Effektanalyse des digitalen Signalgrunds (DGND)

1. Verbindungsmethode

Das Anschließen des Mitte -Tippens direkt an die digitale Erdungsebene der PCB ist in niedrigen Kosten oder Platz - eingeschränkte Entwürfe üblich:

CT → DGND (PCB -Bodenebene)
 

2. Vorteile

• & Vereinfachte Verkabelung: Keine zusätzlichen Isolationsgeräte erforderlich, wodurch die Anzahl der PCB -Schichten verringert wird
• & nbsspsuppress Differentialmodus Rauschen: guter Filterungseffekt für niedrige Frequenz -Schaltgeräusche (<100 kHz)

3. Defekte und Risiken

• & Common - Modenrauschenkopplung: Hoch - Frequenzrauschen (wie MHz - Störungsstörungen durch IGBT -Schalten) wird durch die Bodenebene an die Signalschleife gekoppelt

Gemessene Daten: Wenn ein 400 -V -Servoantrieb mit DGND angeschlossen ist, erreicht der Peak - bis - Spitzenwert des Can -Bus -Common - Mode -Rauschen 1,2 V (überschreitet die ISO 11898 - 2 Grenze)

• & Bodenpotentialanstieg: Große Stromtransienten verursachen lokale DGND -Potentialschwankungen und verursachen ADC -Stichprobenfehler

Fall: Positionsdatensprung aufgrund von DGND Jitter auf einer Servo -Encoder -Schnittstelle (Fehler> 5LSB)

3. Effektanalyse von Chassis GND

1. Verbindungsmethode

Der Mittellapfer ist über einen Pfad mit geringer Impedanz mit dem Metall -Chassis verbunden und wird normalerweise mit einem Y -Kondensator verwendet:

CT → Y -Kondensator → Fahrgestell Boden (durch leitfähige Schrauben mit dem Boden verbunden)
 

2. Vorteile

• & Blockierung der gemeinsamen Modusschleife: Hoch - Frequenzrauschen wird direkt durch das Gehäuse abgeleitet, wodurch die Verschmutzung auf den Signalplatz reduziert wird

Tatsächlicher Messvergleich: Nach der Verbindung des Gehäuses mit dem Masse wird die EFT -Immunität der RS485 -Grenzfläche von Stufe 2 auf Stufe 4 verbessert

• & nbspimprobiert

3. Notizen

• & Erdungsimpedanzkontrolle: Der Erdungspunkt des Chassis muss an mehreren Stellen oder mit leitenden Pads geschweißt werden, um sicherzustellen, dass der Kontaktwiderstand <10m Ω beträgt
• & Sicherheitsisolierung: Eine verstärkte Isolierung ist erforderlich (IEC 61800 - 5 - 1 erfordert primäre - Fallständerspannung> 3000 VAC)

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4. Hybrid Erdungsstrategie und Optimierungsdesign

1. Ferritperlen + y Kondensator Verbundspüren

Topologiebeispiel:

CT → Ferritsperle (100 Ω@100 MHz) → Y -Kondensator (2,2 NF/3KV) → Fahrgestell Boden
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+-- 0 & IENUNGSREITER JUMPER → DGND (nur während des Debuggens verbunden)
 

Wirkung:

• & Niederfrequenzrauschen werden durch magnetische Perlen herausgefiltert
• & Hochfrequenzrauschen werden über Y -Kondensatoren in das Fahrgestell umgangen
• & DGND kann während der Debugging -Phase vorübergehend zur Fehlerbehebung verbunden werden

2. Design der Isolierten Stromversorgung

Setzen Sie ein Isolationsgerät zwischen dem digitalen Boden und dem Gehäuse ein:

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5. Vergleich der gemessenen Daten in industriellen Szenarien

Drei Erdungsschemata wurden auf einer bestimmten Art von Servo -Laufwerk getestet:

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Vi. Designkriterien und technische Praxis

• & Priorität des Gehäuseplatzes:
• & Verwenden Sie geflochtenes Klebeband mit einem Kreuz - Schnittbereich von ≥ 2,5 mm², um das Gehäuse zu verbinden
• & Der Erdungspunkt des Chassis ist weniger als 5 cm vom Transformator entfernt, um die Bleiinduktivität zu verringern
• & Hybrid Grounding Implementierungsschritte:
• & Schritt 1: Messen Sie das Rauschspektrum mit einem Impedanzanalysator (Keysight E5061B wird empfohlen)
• & Schritt 2: Wählen Sie die Perlenimpedanzkurve gemäß der Hauptgeräuschfrequenz (z. B. TDK MPZ1608S101A für 100 MHz).
• & Schritt 3: Verwenden Sie einen Netzwerkanalysator, um den Wert des Y -Kondensators zu optimieren (Smith -Chart -Matching)
• & Verbotene Szenarien:
• & ❌ Floating Center Tipp (was zu keinem Freisetzungsweg für die gemeinsame Modusspannung führt)
• & ❌ gleichzeitig DGND- und Chassis -Boden anschließen (Bildung einer Bodenschleife)

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abschließend

In industriellen Servosystemen wird empfohlen, den sekundären Zwischenhahn mit Transformator durch einen Y -Kondensator mit dem Chassis -Boden verbunden zu sein und eine magnetische Perle verwendet zu werden, um die selektive Frequenzdomänenfilterung zu erreichen. Diese Lösung kann den System -EMC -Rand um 6 - 10 dB erhöhen und gleichzeitig die Sub - Millivolt -Genauigkeit der Signalverbindung sicherstellen und die doppelten Bedürfnisse der modernen intelligenten Fertigung für hohe Zuverlässigkeit und Präzisionskontrolle erfüllen.