Erdungsoptionen zwischen drei Leiterplatten

Ich habe eine Leiterplatte (nennen wir sie Leiterplatte Nr. 1), die eine Li-Ionen-Batterie als Stromquelle hat und 12 V bis 17 V liefert. Der Strom aus der Batterie wird verwendet, um mithilfe eines Abwärtswandlers auf PCB Nr. 1 auf 6 V herunterzutransformieren. Eine Kabelverbindung sendet die Eingangsleistung (12V-17V) an die zweite Platine (nennen wir sie Platine Nr. 2). Die 12 V-17 V werden mit einem nicht isolierten DC-DC-Wandler auf 12 V geregelt. Sowohl die 6 V von PCB Nr. 1 als auch die 12 V von PCB Nr. 2 werden (unter Verwendung von Kabeln) an die dritte PCB, PCB Nr. 3, gesendet.

Nebenbemerkung: PCB #1 und PCB #2 sind "in Stein gemeißelt" und können nicht geändert werden.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Update: Hinweis zu 5-V-DAC-Ausgängen hinzugefügt.

Ein 5-V-DAC sendet zwei Ausgänge an die 12-V-Schaltung (die als Steuersignale für zwei HV-DC-DC-Wandlermodule verwendet werden).

Meine Frage ist, ob die 5-V-Rückführung und die 12-V-Rückführung auf PCB Nr. 3 miteinander verbunden werden sollten? Wenn ich mich ihnen anschließe, würde das nicht eine Erdschleife erzeugen?

Derzeit habe ich sie getrennt und ich habe für jeden einen Kupferguss. Die 12-V-Rückleitung ist im oberen Bild hellgrün dargestellt; Die 5-V-Rückleitung ist im unteren Bild dunkelgrün dargestellt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn sie verbunden werden sollen, sollte ich:

  • (a) einfach zusammenfügen und statt GND-12V und GND-5V habe ich GND?
  • (b) an einer Stelle niederohmig verbinden, dh mit 0 Ohm Widerstand oder Jumper?
  • (c) sie an einer Stelle mit einem Widerstand verbinden? (Ich persönlich habe das noch nie gemacht, aber es wurde gemacht)
  • (d) sie zusammenfügen, aber durch einen Schlitz im Bodenguss/-hobel getrennt halten?
  • (e) sollte ich sie so lassen, wie sie sind, dh auf PCB Nr. 3 voneinander getrennt?

Vielen Dank im Voraus.

Es ist wahrscheinlich das Beste, sich ihnen einfach anzuschließen. Verwenden Sie ausreichend Entkopplungskondensatoren, sodass der Strom von Platine Nr. 3 zu den Netzteilen hauptsächlich niederfrequent ist. Da DACs Signale über die Spannungsbereiche liefern, möchten Sie eine solide Massereferenz zwischen ihnen haben. Wenn die Verbindungen zwischen den Netzteilen und Platine Nr. 3 verrauscht sind (ohne zu sagen, dass dies der Fall wäre, mit begrenzten Informationen würde die Vermutung vom DC-DC-Wandler stammen), mit ausreichender Entkopplung (es gibt einen Grund für diesen Namen) Kondensatoren auf Platine Nr. 3, können Sie Ferritperlen zwischen einem oder beiden Netzteilen und Platine #3 platzieren.

Antworten (2)

In jedem Stromkreis muss der Strom zur Quelle zurückkehren, und dazu wird der Weg mit der niedrigsten Impedanz verwendet. Schauen wir uns also Ihre Schaltung an, Sie haben nicht wirklich angegeben, wie die dritte Platine funktioniert, was wichtig ist. Es gibt Probleme, auf die Sie stoßen werden, die für Sie möglicherweise ein Problem darstellen oder auch nicht. Es gibt auch keine Informationen über sekundäre Kabel, die möglicherweise an der Platine angebracht sind.

Wenn Sie vorhaben, dieses Design durch behördliche Konformitätstests oder ein FCC-Zertifikat zu schicken, werden Sie potenzielle Probleme haben. Wenn Sie empfindliche analoge Elektronik haben, wird dieses Design auch potenzielle Probleme haben. Wenn Sie keine Tests planen, sollten Sie meistens in Ordnung sein, solange Sie nicht zu viel Welligkeit haben.

1) Wenn Sie die Platinen verbinden, bilden Sie mit Ihrer Verkabelung eine Erdungsschleife mit der Erde. Um dieses Problem zu verringern, müssen Sie die Schleifenfläche minimieren UND die Impedanz zwischen den Platinen 1, 2 und 3 so weit wie möglich reduzieren. Das bedeutet, die Kabel kurz zu halten und den Abstand zwischen den Platinen gering zu halten. Verwenden Sie einen dickeren Draht, um die Impedanz zwischen den Platinen niedriger zu halten (um Gleichtaktrauschen zu reduzieren).

2) Wenn Sie die Masse nicht anschließen, haben Sie eine schöne Dipolantenne.

Es gibt auch einige Dinge, die Sie tun können, um diese Probleme zu mindern. Um zu verhindern, dass hochfrequentes Rauschen zu den DC-DC-Wandlern und auf Ihre Platine gelangt, können Sie einen Ferrit am Kabel verwenden (der die Induktivität und damit die Hochfrequenzimpedanz erhöht). )

Eine andere Möglichkeit, dies zu testen, besteht darin, die beiden Masseebenen an mehreren Stellen mit 0-Ohm-Widerständen zusammenzunähen. Wenn eine Methode besser funktioniert als die andere, können Sie sie belassen oder entfernen. Je mehr Widerstände Sie an mehr Stellen haben, desto besser können Sie sich einer verbundenen Masseebene annähern. Dies ist nicht genau dasselbe wie eine verkaufte Masseebene, da sie einige nH an Induktivität und mΩ an Widerstand zwischen den Ebenen hinzufügt, aber es eignet sich hervorragend zum Testen.

EMV ist eine Kunst, denn das meiste davon hängt von Parasiten und Schaltungselementen ab, die schwierig oder unmöglich zu messen sind. Etwas, das für ein Design funktionieren könnte, funktioniert aufgrund der kleinen Details möglicherweise nicht gut für ein anderes. Eine gute Möglichkeit besteht darin, dies in der Designphase einzuplanen und gute Testmethoden zu entwickeln.

Die 3. Platine erzeugt einen Hochspannungsausgang. Die 12-V-Schaltung versorgt hauptsächlich die HV-DC-DC-Wandler und einige Relais. Die 5-V-Schaltung steuert die HV-DC-DC-Wandler. Es gibt einige analoge ICs, die die Hochspannungsrückkopplung messen. 1) Die Bretter sind alle nahe beieinander. PCB Nr. 2 ist auf PCB Nr. 3 montiert und PCB Nr. 1 ist ein paar Zentimeter entfernt. Die Verbindung zwischen PCB #1 und den anderen beiden PCBs ist ein 20-poliges Flachbandkabel. 2) Sollte ich es vorziehen, eine schöne Dipolantenne gegenüber Erdschleifen zu haben? Ich habe nicht zu viel Platz und das Anbringen mehrerer 0-Ohm-Widerstände wäre nicht einfach.
Wie ich schon sagte, es kommt auf Tests an, es spielen zu viele Faktoren eine Rolle. Wenn Sie dies in einem Produkt verwenden, sollten Sie dies tun und sehen, was für Ihre Anwendung am besten funktioniert. Wenn nicht, dann tun Sie Ihr Bestes. 0603-Widerstände nehmen nicht viel Platz ein, wenn Sie zu 0402-Widerständen wechseln müssen. Es gibt auch Lötbrücken, die Sie auf der Platine google.com/… verwenden könnten.

Wenn die Logikschaltung zwischen den 5-V- und 12-V-Abschnitten vollständig getrennt ist, wie Sie sie gezeichnet haben, müssen sie keine gemeinsame Masse teilen. Sie benötigen nur dann eine gemeinsame Masse, wenn Sie den Ausgang der 5-V-Sektion als Eingang für die 12-V-Sektion verwenden oder umgekehrt.

Ich habe vergessen hinzuzufügen, dass es zwei 5-V-DAC-Ausgänge gibt, die an die 12-V-Schaltung gesendet werden. Ich habe das Bild und den Text aktualisiert. Danke.