次要TAP GND接线策略
变压器二级中心TAP GND接地策略：数字信号接地与底盘接地
- - EMC的键和噪声驱动系统的噪声抑制设计
介绍
在伺服驱动系统电源的设计中，变压器辅助中心水龙头的接地选择直接影响系统电磁兼容性（EMC），信号完整性和安全性。根据工业场景的需求，本文分析了不同的接地策略的物理机制，并通过测量数据比较了它们的效果。
1。次级中间水龙头的物理含义
中心水龙头（CT）通常用于整个-波回流（例如二极管二极管回流）中，以进行整流和过滤电路。其接地方法确定了高频率噪声的排出路径。
关键参数影响：
- ＆Common -模式噪声路径：中心点击充当高频率噪声的“虚拟中点”，直接影响通用-模式电流流的方向
- ＆接地环阻抗：接地点的选择改变了噪声环阻抗，这又影响了进行的排放（CE）和辐射排放（RE）
2。数字信号接地的效果分析（DGND）
1。连接方法
连接中心直接与PCB的数字接地平面直接连接在低成本或空间-约束设计中很常见：
CT→DGND（PCB接地平面）
2。优势
- ＆简化的布线：无需其他隔离设备，减少PCB层的数量
- ＆nbspsuppress差分模式噪声：低频（<100kHz）开关噪声的良好过滤效果
3。缺陷和风险
- ＆common -模式噪声耦合：高-频率噪声（例如MHz -由IGBT切换引起的水平干扰）通过接地平面耦合到信号循环
测量数据：当连接400V伺服驱动器与DGND时，CAN BUS COMMON -模式噪声的峰值- -峰值达到1.2V（超过ISO 11898 - 2限制）
- ＆地面电势升高：大电流瞬变会导致局部DGND潜在波动，从而导致ADC采样误差
案例：位置数据跳跃在伺服编码器接口上的DGND抖动引起的（错误> 5LSB）
3。底盘GND的效应分析
1。连接方法
中心水龙头通过低阻抗路径连接到金属底盘，通常与Y电容器一起使用：
CT→Y电容器→机箱接地（通过导电螺钉连接到地面）
2。优势
- ＆阻止通用模式循环：高频率噪声直接通过外壳排放，将污染减少到信号地面
实际测量比较：将底盘连接到地面后，RS485界面的EFT免疫从2级到4级提高
- ＆NBSPIMPIMPIMPIMPARD的散热路径：底盘充当吸收瞬态能量的大电容平面
3。注
- ＆接地阻抗控制：底盘的接地点需要在多个点或带有导电垫上焊接，以确保接触电阻为<10mΩ
- ＆安全隔离：需要加固的绝缘材料（IEC 61800 - 5 - 1需要主-箱体承受电压> 3000VAC）
- ─-──杏仁 - ─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─-─- - ─-─-─-─- - ─达克
4。混合接地策略和优化设计
1。铁氧体珠 + Y电容器复合接地
拓扑示例：
CT→铁氧体珠（100Ω@100MHz）→Y电容器（2.2NF/3KV）→机箱地面
|
+-- 0Ω电阻跳线→DGND（仅在调试期间连接）
影响：
- 且低频噪声被磁珠过滤掉
- 和高频噪声通过Y电容器绕开到底盘
- ＆DGND可以在调试阶段暂时连接以进行故障排除
2。隔离电源设计
在数字地面和底盘地面之间插入隔离设备：
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设备 |
选择点 |
|
隔离变压器 |
层间电容<5pf，抑制MHz -电平耦合 |
|
OptoCOPOPLER隔离 |
用于交叉-钥匙信号的接地传输（例如故障反馈） |
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5。在工业场景中的测量数据比较
在某种类型的伺服驱动器上测试了三个接地方案：
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测试项目 |
连接到DGND |
底盘地面 |
混合接地 |
标准限制 |
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进行发射（30MHz） |
58dBμV |
42dBμV |
36dBμV |
<60dBμV（CISPR11） |
|
ESD免疫（接触出院） |
±6kV失败 |
±8kV通过 |
±8kV通过 |
IEC 61000 - 4 - 2 |
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位置信号噪声RMS值 |
12mv |
5MV |
3MV |
<10mv（SIL2） |
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vi。设计标准和工程实践
- 并优先考虑底盘地面：
- ＆使用编织的胶带，带有十字架-分段区域≥2.5mm²来连接外壳
- 且底盘的接地点离变压器少于5厘米，以降低铅电感
- ＆混合接地实施步骤：
- ＆步骤1：使用阻抗分析仪测量噪声频谱（建议使用Keysight E5061B）
- ＆步骤2：根据主要噪声频率选择珠阻抗曲线（例如100MHz的TDK MPZ1608S101A）
- ＆步骤3：使用网络分析仪优化Y电容器值（史密斯图表匹配）
- ＆禁止的方案：
- ＆❌浮动中心水龙头（导致公共模式电压无释放路径）
- ＆❌同时连接DGND和底盘接地（形成一个接地循环）
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综上所述
在工业伺服系统中，建议通过Y电容器将变压器辅助中间水龙头连接到机箱接地，并使用磁珠来实现频域选择性滤波。该解决方案可以将系统EMC余量增加6 - 10dB，同时确保信号链路的子-毫伏型精度，满足现代智能制造的双重需求，以实现高可靠性和精确控制。
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