Способы выполнения линий электропитания

Эскизы	Волновое сопротивление, Ом	Индуктивность, мкГн/м
		0,46lg

Примечание. 1 - линия электропитания; 2 - линия нулевого потенциала

не всегда следует признать удовлетворительным. Так медный провод длиной 200 мм и диаметром 0,1 и 2,0 мм обладает соответственно индуктивностью 330 и 210 нГн. Таким образом, во втором случае расходы меди увеличились в 400 раз, а индуктивность уменьшилась несколько более, чем в 1,5 раза.

Меньшей индуктивностью при одинаковых геометрических размерах обладает провод, расположенный над землей, большей - провода круглого и прямоугольного сечений. Наибольшим значением волнового сопротивления обладают провода круглого, наименьшим - прямоугольного сечения. Для согласования с внутренним сопротивлением ИВЭП волновое сопротивление ЛЭП должно быть минимально возможным.

Падение напряжения на ЛЭП при последовательной и петлевой разводках быстро увеличивается с возрастанием числа ПЭ. Поэтому эти типы разводок не рекомендуется применять, если токи ПЭ велики, а сопротивления линий сравнимы с сопротивлением нагрузки.

Развязывающий конденсатор подсоединяется к выходу ИВЭП непосредственно у ПЭ, являясь для него как бы индивидуальным источником питания, осуществляя подпитку ПЭ накопленной в конденсаторе энергией. Требуемая емкость развязывающего конденсатора вычисляется из , где k - кратность уменьшения падения напряжения на линии электропитания; t_ф- наименьшая длительность фронта импульсного сигнала, мкс; L- суммарная индуктивность линий электропитания и нулевого потенциала.

При расчете конденсатора первоначально определяется падение напряжения на линии электропитания и для обеспечения работоспособности ПЭ принимается решение об уменьшении этого напряжения в k раз. Для улучшения режима работы микросхем, развязывающие конденсаторы с выводами минимальной длины устанавливаются у каждого ПЭ.

5.5. Конструирование заземления.

1. Какая из приведённых схем не б функционировать?

Обе схемы б функционировать.

2. Будут ли они функционировать лучше, если введем значок заземления?

Будут работать так же, но вводя значок мы говорим, что что отсчёт всех потенциалов схемы производится от базы .

В соответствии с правилами проектирования в схеме выделяется база с нулевым потенциалом, относительно которой производится отсчет всех электрических потенциалов схемы и которую обычно называют землей. Конструктивно эта база выполняется проводом, проводником (шиной), металлической полосой или листом. Поскольку, как правило, аппаратуру заземляют, т.е. преднамеренно обеспечивают электрическое соединение металлического корпуса с реальной землей (почвой, грунтом), то для отличия реальной земли базу (точку) отсчета потенциалов схемы будем называть схемной землей.

Термин земля был установлен применительно к оборудованию, для которого в качестве обратного провода использовали почву. В настоящее время в качестве земли используют не почву или металлический корпус ЭА, а провод (общий провод, обратный провод), который из соображений техники безопасности подсоединяют к реальной земле.

По общему проводу протекают обратные (возвратные) токи схем, вызывая падение напряжения на нем, и, следовательно, разницу в электрических потенциалах на общих выводах (земле) компонентов схемы. Поскольку по общему проводу функционирующей схемы протекают в каждый момент времени различные токи, то это приводит к появлению гальванических помех (помех по земле).

К вопросу о помехах по земле.

1.

На рис. 5.20 приведен пример распределения потенциала на сплошной заземленной поверхности печатной платы с заземлением в одной точке. Отметим, что электрический потенциал схемной земли в данном случае изменяется в пределах 2 ... 100 мВ. Если компоненты схемы размещаются на поверхности платы с потенциалами менее 2 мВ и более 100 мВ (при проектировании схемы изначально предполагалось, что земляной слой платы имеет нулевой потенциал), то, например, для схемы усилителя на дискретных ЭРЭ выходной сигнал может заметно исказиться.

Наличие двух пар компонентов приведёт к появлению помехи по земле между парами Не связанные между собой по вх и вых компоненты могут оказаться связанными по земле (рис. ,а), что приведёт к искаж обрабатываемых сигналов. В схеме рис. ,б помеха по земле на работу компонентов не скажется.

К сожалению не все компоненты сложных схем можно объед по схеме рис. ,б.

3. Влияние помехи по земле

4. Уменьш помехи введением в конструкцию нескольких общих проводов, объединённых в одной точке.

5. Большие неприятности возникают при появл контуров заземления. Помехи через контур заземления. По условиям ТБ металл корпуса приборов дБ заземлены. Имеющийся контур ЛП тоже заземляетсяв двух местах в приборах между точками 1 и 2 м возникнуть разность потенциалов из-0за наличия токов заземления, например из-за молниеразряда. Эта разность потенциалов вызывает ток помехи I.

Если рассматривать Uз как источник напряжения, имеющий падающую характеристику, то чем меньше Z_l, тем меньше будет U₂. Те схемн землю нужно выполнять массивным проводником или заземл плоскостью (экраном кабеля). Результат – расход меди.

6. контур вроде не б им место, если схемн землю не соединять с одним из корпусов прибора.

7.

Сложная аппаратура с одним общим проводом функционировать не будет из-за появления на нем значительной гальванической помехи. Обычно выделяют общие провода первичной и вторичной систем электропитания, высокочувствительных низкоуровневых схем, относительно нечувствительных мощных высокоуровневых схем, импульсных схем. С целью уменьшения помех по земляным соединениям для различных подсхем системы используются так же несколько ИВЭП одного и того же номинала каждый со своим общим проводом.

В небольших электронных системах, например, в микрокалькуляторе или радиоприемнике, получить низкоомный общий провод относительно несложно. В сложных системах (большая ЭВМ, радар) сформировать низкоомную землю крайне трудно. Поскольку размеры сложных систем растут, то влияние взаимных индуктивностей и распределенных емкостей между общими проводами становятся заметными уже на низкой частоте. Поэтому в больших системах некоторая разница потенциалов на общих проводах будет иметь место между различными частями системы и с этим нужно мириться, проектируя защищенную от подобного воздействия аппаратуру.

Общие провода электронных приборов объединяются по различным схемам.

В первом случае общие провода модулей функциональных узлов системы подсоединяются к общей нулевой точке, являющейся базой, относительно которой отсчитываются все потенциалы системы (рис. 5.21,а). Хотя в одноточечной земле связь через общее сопротивление линии нулевого потенциала (линия выродилась в точку) отсутствует, имеет место влияние индуктивности L, взаимные индуктивности M и емкости C, подсоединяемых к точке 0 земляных проводов. На высокой частоте паразитная емкость образует низкое, а индуктивность проводов - высокое сопротивление, что ухудшает свойства системы заземления. Для уменьшения взаимной индуктивности общие провода должны быть ориентированы взаимно перпендикулярно, что для большого числа элементов сделать практически невозможно.

Земля высокочастотной аппаратуры чаще всего представляет собой проводящую плоскость (тонкий медный лист монтажной панели, фольга многослойной печатной платы), к которой модули по месту установки подсоединяются отводами минимальной длины (многоточечное заземление). Пользуясь графиком рис. 5.22, можно выбрать схему заземления, исходя из максимальной рабочей частоты системы и размеров общего провода. В незатемненной области графика хорошие результаты дает использование любой схемы заземления.

Для предотвращения излучения проводником в окружающее пространство электромагнитной энергии, длина проводника должна быть , , где - длина волны, м; f - частота, Мгц.

Сопротивление провода с учетом поверхностного эффекта вычисляется из

, ,

где R - сопротивление по постоянному току; k - коэффициент (табл. 5.9). Переменная X определяется из выражения X=0,064 .

5.9.

Значения коэффициента k.

X	0,0	0,5	1,0	1,5	2,0
k	1,00000	1,00032	1,00519	1,02582	1,07815
X	2,5	3,0	3,5	4,0
k	1,17538	1,31809	1,49202	1,64051

Таблица

Способы уменьшения помехи по земле

Мероприятие	Схема	Применение
Введение разделительного трансформатора		Для НЧ и Сч схем. На ВЧ сказывается влияние паразитной межобмот ёмкости TV и синфазной помехи.
Введение симметрирующего дросселя		Обмотки W1 и W2 наматываются согласно. Потоки от синфазных сигналов суммируются. Помеха по земле ослабляется. Эффект на ВЧ.
Оптическая Развязка оптроном		Паразитная ёмкость около 1пФ. Электрич прочность ),5-10 кВ.
Развязка световодом

Заземление корпуса ЭА служит для предохранения обслуживающего персонала от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим деталям конструкции. Заземление предназначено также для защиты ЭА от воздействия помех, создаваемых размещенным по соседству оборудованием. Заземлению не подлежит аппаратура, работающая при безопасном напряжении, имеющая двойную или усиленную изоляцию, а также надежный контакт с корпусом объекта установки.

Реальной землей при нахождении летательного аппарата в воздухе, судна на плаву является металлический корпус, при неметаллическом корпусе - магистральная шина заземления или металлические конструкции, имеющие надежное электрическое соединение между собой.

Заземление корпуса осуществляется системой проводов или одним общим проводом и обеспечивает электрическое объединение всех металлических элементов конструкции модулей, доступ к которым возможен при наладке, регулировке и ремонте, с заземлителем. Заземлителем называют проводник или систему проводников, выполненных из проводящего материала и находящихся в непосредственном соприкосновении с почвой, нейтралью первичной питающей сети, располагаемой обычно около фундамента здания, либо с внешней поверхностью фюзеляжа летательного аппарата, обшивкой судна и т.п. Заземление корпуса должно гарантировать сохранение потенциала нейтрали на деталях элементах конструкции даже при нарушении изоляции провода распределительной системы электропитания и касания этим проводом металлических деталях конструкций. При подобной ситуации система блокировки отключит аппаратуру от питающего напряжения и защитит обслуж персонал от поражения электрическим током.

В качестве заземлителей чаще всего использ сталь трубы длиной 2-3 м и диаметром 35-50мм или сталь полосы сечением 50-100 мм². Более удобными явл трубы, позволяющие достигать глубоких влажных слоев грунта, обладающих высок проводимостью и не допускающих его высыхания или промерзания.

Заземляемое устройство с заземлителем соединяют сваркой. Сечение магистралей заземления дб не хуже 100 мм². Магистрали заземления вне здания прокладывают на глубине более 1,5 м, внутри здания – по стене т обр, чтобы их м было легко осматривать.

Заземляемое устройство к магистрали подсоединяют в одной точке болтовым соединением (рис. ).