PCB地与金属外壳的接地处理方法

电子设计联盟 2022年7月29日浏览：2301

经常看到有小伙伴在群里问：PCB板子的地和产品金属外壳的如何连接？

今天分享一篇网上的文章。

注意做如下处理：

1、金属外壳接大地（GND_EARTH）,与系统的GND保持的间隙gap至少为2mm；

2、关于金属地的处理，如下：

外壳地和信号地之间串接1M电阻，并且还接一个0.01uf的电容到信号地

PCB地与金属外壳的接地处理方法的图1

一、电容的作用

从EMS（电磁抗扰度）角度说，这个电容是在假设PE良好连接大地的前提下，降低可能存在的，以大地电平为参考的高频干扰型号对电路的影响，是为了抑制电路和干扰源之间瞬态共模压差的。其实GND直连PE是最好的，但是，直连可能不可操作或者不安全，例如，220V交流电过整流桥之后产生的GND是不可以连接PE的，所以就弄个低频过不去，高频能过去的路径。从EMI（电磁干扰）角度说，如果有与PE相连的金属外壳，有这个高频路径，也能够避免高频信号辐射出来。

PCB地与金属外壳的接地处理方法的图2

电容是通交流阻直流的。假设机壳良好连接大地，从电磁抗扰度角度，该电容能够抑制高频干扰源和电路之间的动态共模电压；从EMI角度，电容形成了高频路径，电路板内部产生的高频干扰会经电容流入机壳进入大地，避免了高频干扰形成的天线辐射。另一种情况，假设机壳没有可靠接大地（如没有地线，接地棒环境干燥），则外壳电势可能不稳定或有静电，如果电路板直接接外壳，就会打坏电路板芯片，加入电容，能把低频高压、静电等隔离起来，保护电路板。这个并联电容应该用Y电容或高压薄膜电容，容值在1nF~100nF之间。

总结：

1、从EMS角度，抑制电路和干扰源之间的瞬态工模压差；

2、从EMI角度，电容形成了高频路径，电路板内部产生的高频干扰会经过电容流入机壳进入大地；

二、电阻的作用

这个电阻可以防止ESD（静电释放）对电路板的损坏。假如只用电容连接电路板地和机壳地，则电路板是一个浮地系统。做ESD测试时，或在复杂电场环境中使用，打（进）入电路板的电荷无处释放，会逐渐累积；累积到一定程度，超过了电路板和机壳之间的绝缘最薄弱处所能耐受的电压，就会发生放电——在几纳秒内，PCB上产生数十到数百A的电流，会让电路因电磁脉冲宕机，或者损坏放电处附近连接的元器件。并联该电阻，就可以慢慢释放掉这个电荷，消除高压。根据IEC61000的ESD测试标准10s/次（10s放完2kV高压电荷），一般选择1M~2M的电阻。如果机壳有高压静电，则该大电阻也能有效降低电流，不会损坏电路芯片。

PCB地与金属外壳的接地处理方法的图3