接地设计指导

接地设计指导书 接地设计指导书 接地设计指导书 1. 接地概述................................................................................................................................................ 4 1.1. 接地发展历史简介 ........................................................................................................................ 4 1.2. 接地设计一般方法 ........................................................................................................................ 5 1.2.1. 接地概念................................................................................................................................ 5 1.2.2. 接地分类................................................................................................................................ 5 1.2.3. 接地布局及布线 .................................................................................................................... 6 1.3. 接地定义及解释............................................................................................................................ 7 1.4. 参考资料........................................................................................................................................ 8 2. 通信局站接地........................................................................................................................................ 9 3. 通信设备接地...................................................................................................................................... 10 3.1. 通信设备接地要求 ...................................................................................................................... 10 3.2. 通信设备接地方式 ...................................................................................................................... 10 3.2.1. 直流供电接地 ...................................................................................................................... 10 3.2.2. 交流供电接地 ...................................................................................................................... 11 3.2.3. 盒式设备接地 ...................................................................................................................... 11 3.3. 并柜处理...................................................................................................................................... 11 3.4. 设计案例...................................................................................................................................... 12 3.4.1. 案例 1................................................................................................................................... 12 3.4.2. 案例 2................................................................................................................................... 12 3.4.3. 案例 3................................................................................................................................... 12 4. 搭接设计.............................................................................................................................................. 14 4.1. 搭接概述...................................................................................................................................... 14 4.2. 搭接设计基本原则 ...................................................................................................................... 14 4.3. 搭接设计要求.............................................................................................................................. 14 4.3.1. 搭接设计一般性要求 .......................................................................................................... 14 4.3.2. 关于搭接电阻 ...................................................................................................................... 15 4.3.2.1. 正确认识搭接电阻 ...................................................................................................... 15 4.3.2.2. 搭接电阻值的规定 ...................................................................................................... 16 4.3.3. 搭接设计其它要求 .............................................................................................................. 16 4.3.4. 接地线.................................................................................................................................. 17 4.3.5. 搭接与屏蔽.......................................................................................................................... 17 4.4. 搭接设计的具体实现 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .......................................................................................................... 17 4.4.1. 机架作为搭接的地平面 ...................................................................................................... 17 4.4.2. 门盒侧门的搭接 .................................................................................................................. 18 4.4.3. 内部插箱、模块的搭接 ...................................................................................................... 18 4.4.4. 并柜时机柜的搭接 .............................................................................................................. 18 4.4.5. 外部地线与机柜的搭接 ...................................................................................................... 18 4.5. 典型错误搭接方法 ...................................................................................................................... 19 5. 单板、背板接地设计.......................................................................................................................... 20 5.1. 单板接地建议.............................................................................................................................. 20 5.1.1. 单板中各种地的命名和意义 .............................................................................................. 20 接地设计指导书 5.1.2. 引如单板的 BGND 处理..................................................................................................... 21 5.1.3. 单板数字地（GND、DGND）的连接和处理 .................................................................. 21 5.1.4. 单板中模拟地（AGND）的处理 ...................................................................................... 22 5.1.5. 单板中机壳地（PGND）的处理 ....................................................................................... 23 5.1.6. 单板整体屏蔽时的接地处理 .............................................................................................. 23 5.1.7. 单板局部屏蔽时的接地处理 .............................................................................................. 24 5.1.8. 单板上金属体的接地处理 .................................................................................................. 24 5.2. 背板接地建议.............................................................................................................................. 25 5.2.1. 背板上地线的种类 .............................................................................................................. 25 5.2.2. 接地方式.............................................................................................................................. 25 5.2.2.1. PGND 连接 .................................................................................................................. 25 5.2.2.2. GND 连接 .................................................................................................................... 26 5.2.2.3. BGND 的处理.............................................................................................................. 26 5.2.2.4. 单板和背板的地连接 .................................................................................................. 26 6. 终端及附属设备接地.......................................................................................................................... 27 6.1. 一般原则...................................................................................................................................... 27 6.2. 终端及附属设备接地 .................................................................................................................. 27 6.2.1. 局用通信设备的维护控制类终端 ...................................................................................... 27 6.2.2. 数据通信及宽带业务类终端设备 ...................................................................................... 28 6.2.3. 无线接入类用户终端设备 .................................................................................................. 28 6.2.3.1. 单用户终端（包括一个主机可带两个电话的情况） .............................................. 28 6.2.3.2. 多用户终端 .................................................................................................................. 29 接地设计指导书 接地设计指导书 前言 公司目前的产品接地设计还没有规范化，给系统设计人员和工程设计人员带来很大难度 ，甚 至有许多设计不恰当的地方，影响了产品的安全、EMC 及防护性能。因此我们组织公司相关部门的 人员，制定了本接地设计指导书，来指导公司各产品的接地设计。 本指导书共分七个部分，第一部分是对接地设计的概述，第二部门到第六部分从工程接地设计、系 统接地及模块间搭接到单板背板接地，系统阐述了接地设计方法，并根据以往接地规范制定的经验， 加强了可操作性和原理性说明，给设计人员一个较清晰的接地设计思路，建立从工程到系统到单板 背板接地设计的完整设计思路；并使读者尽可能理解接地设计中的 EMC 性能、防护性能及安全性 能等多方面考虑。第六部分结合工程实际，单独给出终端接地指导。第七部分给出由于多种原因而 特殊处理的用户框接地和射频地指导。由于交流配电和通信产品接地息息相关，在附录中给出交流 配电的一些介绍，使读者对交流配电设计有所了解。 1. 接地概述 1.1. 接地发展历史简介 接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设置遭雷击而采取的保护性措施。在日常生活中 我们常见到在各种建筑物上都装有霹雷针，其作用就是把雷电产生雷击电流通过避雷针引入大地， 从而起到保护建筑物的作用。通过实践，人们认识到，接地也是保护人身安全的一种有效手效。下 面图一、图二中分别给出了常见的保护人身免受电击的接地示意图： 从上图可见：当某种原因引起相线（如电线绝缘不良、线路老化等）和设备外壳碰触时，设备 的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经 PE 线或大地；由于我们在电流回路中 采取了合理的保护措施，所产生的故障电流使得电源熔丝或空气开关断开，以防止设备外壳继续有 危险电压产生，从而起到了保护人身安全的作用。图 1-1 和图 1-2 只示意出配电系统 TN-S 和 TT 的 防电击保护原理，其他配电系统请参阅相关参考文献。 随着电子通信的发展，在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。在通信局中， 大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。随着电子通信设备 的复杂化，信号频率越来越高，因此，在电信系统及通信局站的接地设计中，信号之间的互扰等电 磁兼容问题必须给予特别关注，否则，由接地不当引发的链锁问题就会严重影响系统运行的可靠性。 所以说，接地是通信设备及通信局站工程设计中一个至关重要的方面。 在早期的工程接地设计中，工程技术人员为了不使不同的‘地’互不发生影响，在通信局站的 接地方案中大多采用独立接地的方式。从图 1-3 可见，不同功能的地各有一套独立的接地系统，通 过把接地良导体埋入大地以获得良好的接地效果。但是，随着通信局站设备规模的迅猛扩充和复杂 程度的提高，采取这种独立接地的方案已愈来愈困难了。特别需要指出的是：在这种系统中，雷击 发生时，由于拉地导体电阻的存在，巨大的雷电流使加在防雷通道上的电压 V——保护地和工作地 之间的电压产生一个很大的电压差 V，这个电压的量值，通常可达到 KV 数量级，足以造成对人体 的伤害和设备的损毁。 现在的通信局站或通信系统中，大多采用共用接地系统的接地方案。其设计思想是：系统中所 接地设计指导书 有接地端共用一组接地体，通过把系统的防雷地、保护地和工作地共同用金属导体相连接的方式， 最大限度的降低不同接地端之间的电阻和电感，最大可能的保证“等电位连接”。 在工程设计中要求等电位连接的各种接地导体或其他结构要搭接良好，具体的技术要求在各种 接地标准或建议中都对此作了详细阐述，这里就不在赘述。另外，在对 EMC 性能有严格要求的技 术方案中，一些标准还给出了星型接地、网状接地以及混合接地系统中的工程及系统接地的具体设 计方法，这对减少接地系统中的互阻抗，确保系统实现 EMC 也是很有裨益的。 1.2. 接地设计一般方法 1.2.1. 接地概念 设计中接地基于各种理由：电力配电、安全、信号综合、防雷、EMC 和静电放电。接地是一 个系统概念。电流幅度和频率是两项关键因素，他们决定着接地应采用何种方式以及系统对接地质 量要求的高低。但随着接地技术的复杂化，原有的‘接地’术语已无法清晰的描述系统的接地概念 了。在现代接地概念中、对于线路工程师来说，该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’；对于 系统设计师来说，它常常是机柜或机架；而对电气工程师来说，它却是绿色安全地线或接到大地的 意思。 目前，人们都在试图给‘接地’一个明晰的定义，在众多的定义中我们较倾向于亨利·奥特的定义： “接地是电流返回其源的低阻搞通道”。 1.2.2. 接地分类 实际上，在一个通信局站以及通信系统中，各种地线都存在电气上或是物理上的联系，不一定 有明确的划分。在地系统中，有时一个地既承担保护地，又承当防雷地的作用；或既承担工作地， 又承担保护地的作用。而不同功能的地连接，针对的电气对象不同，其处理方式的侧重点还会有所 差异。 z 防雷接地 把可能受到雷击的物体和大地相接，以提供泄放大电流的通路称之为防雷地。这种接地的目的 很明确，就是防止人及物体遭到雷击，这些物体可以是天线、大楼、电子或电气设备等。特别是当 这些物体所处的位置较高，距雷云较近时，一定要注意采取防雷接地的技术。 由于雷电放电电流一般是脉冲性的大电流（可高达上百千安），其上升沿可达到微秒量级（1-10 微秒，持续时间 100 微秒以下），因此要求防雷接地电阻要小。为了避免雷击电流引发机房设备之 间的高电位差，要求设备之间特别是有电气联系或距离较近的设备进行低电感和电阻搭接。 z 保护接地 保护接地就是为了保护设备、装置、电路及人身的安全。因此，在设备、装置、电路的底盘及 机壳端一定要采取保护接地。因保护接地和人身安全相关，保护接地的方式在配电的标准规范中以 及安全规范都有严格规定，请参阅上节和附录中配电系统的有关介绍。 保护地主要用以保护工频故障电压对人身造成的危害，其保护原理是：通过把带故障电压的设 备外壳短路到大地或地线端，保护过程中产生的短路电流使熔丝可空气开关断开。保护地的工频电 阻要求较小，同时要求保护地的可靠性很高。从电源频率的角度来看，如仅对人身安全的保护接地 而言，可以不对保护地提示低电感的要求。 接地设计指导书 z 工作接地 工作地线是单板、背板或系统之间信号的等电位参考或参考平面，它给信号回流提供了低的阻 抗通道。信号质量很大程度上依赖于工作接地质量的好坏。由于受接地材料特性和其他技术因素的 影响，接地导体的连接或搭接无论做的如何好，总有一定的阻抗，信号的回流会在工作地线上产生 电压降，形成地纹波，对信号质量产生影响；信号越弱，信号频率越高，这种影响就越严重。尽管 如此，在设计和施工中最大限度地降低工作接地导体的阻抗仍然是非常重要的。 z 屏蔽接地 屏蔽接地是和结构息息相关的措施。屏蔽结构并不需要与大地连接，连接大地对提高屏蔽效能 没有作用，屏蔽结构接到大地上往往是安全等方面的需要。 为了防止电磁辐射和干扰，系统设计中常采用结构屏蔽的方法。为了使结构有较好的屏蔽效能， 要求对结构箱体的开孔尺寸有一定限制，特别是通风孔。但是电缆出线的配电方式往往破坏了这种 屏蔽效能。如图 1-5 所示。图 1-6 和图 1-7 是通过屏蔽电缆或加装滤波器的方式来解决可能出现的 问题。 z 防静电接地 静电的危害是众所周知的，当人手触摸电子装备时，由人体附带的数千伏的静电电压，会对设 备中的电子器件发生放电，虽然静电的能量不高，但产生的瞬时电流足够大，有可能造成电子器件 的损坏。 图 1-8 所示，人体产生的高电压静电通过没有接好大地的单板上安装的金属拉手条，会产生放 电现象，如果单板上的电子器件绝缘处理的不好，瞬态“大电流”足以破坏绝缘造成单板上器件的 永久性损坏。图 1-9 在机箱上装了防静电手腕，在人体触摸设备之前，通过防静电手腕把静电泄到 大地，以使人体和设备之间的电位相等从而达到保护的目的。 由于防静电接地大多针对人和设备，因此在人体和设备之间增加保护电阻（如防静电手腕中的电阻） 防止机柜带电对人身造成的可能伤害，当然也可限制人体对地产生的静电泄放电流，从而起到保护 设备的作用。 1.2.3. 接地布局及布线 接地首先必须采用低阻抗设计，相对于其他电气的连接线，施工中要求接地线力求粗、短，特别是 在印制板设计上通常采用大面积连接，这点很容易理解。在接地设计中，地环路问题也是要重点考 虑的问题，但大多数情况下也要采取低阻抗接地通路的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 来解决此类问题。 地环路在高速电路设计中不必要太多关心，因为这时很难去掉地环路，需要考虑的是如何降低 地线的阻抗。但对低频模拟电路及小信号电路，地环路问题又是比较重要的。 只要两个电路之间有多于一个导电接地通道就会存在一个接地环路。很多情况下，潜在的通道 也可能是设计人员还不知道的噪声源，如图 1-10 所示。 图 1-11 是断开地环路的几个实例。 单点和多点接地是设计人员关心的一个问题。单点接地适合小信号和模拟电路，多点接地适合 高频电路设计。因为在小信号和模拟电路设计中，MV 级的干扰就可能会影响电路的性能，单点接 地可以控制电流的路径，避免地环路的形成。而在高频电路中，引线电感和寄生电容都可能是破坏 单点接地因素，从而构成大的接地阻抗和隐性的地环路。在单点接地很难达到预期效果时，我们往 往采用多点接地方案。 在这里，高频电路和低频电路的分界点定为 10KHZ 到 1MHZ，也有人定为 30KHZ 到 300HZ。 在数字电路里，其工作特性不取决于电路中的工作频率，而是取决于该电路工作脉冲的上升沿和下 降沿。 由于在通信设备内往往是模拟和数字电路同时存在，通信局站内的电路形式和设备间信号的互 接地设计指导书 通形式有时表现的更为复杂，因此，在设计中往往采用单点和多点混合接地的形式。在数字电路中， 采用多点接地或大面积接地方式；在模拟电路，采用单接地。 实际上，在电路板设计中，上述接地方法可以很好的实现；但是在系统设计尤其是通信局站的 接地设计中，由于要考虑信号传输质量的好坏，另外系统对防雷、安全设计以及相应的 EMC 性能 要求使接地变得更为复杂，与此同时接地还和设备周边的环境息息相关。因此，在通信设备的接地 设计中，要求我们对设备应用的电气环境非常了解。为了系统的了解接地，下面给出如图 1-13 的系 统接地简图。 简图中给出了单板、背板、设备和通信局站接地以搭及搭接方式的示意图。从图中可见交流配 电方式是 TN-S 型，所有机房的金属外露体都通过搭线或和 PE 线互连起来后并接到大地：这样无论 在正常还是故障状态下，都最大可能的保证了机房内各金属导体的等电位连接。配线架的保安单元 在用户线带故障电压或遭雷击时，通过放电管等过电压保护器件把故障电压或雷击对设备及人身造 成的伤害。雷击在用户线上的瞬态大电流通过接地导线引入大地，并通过配线架的金属导体或导线 和局站内的接地网相连。为了使雷电流不经过其他途径泄入大地，我们采用了单点连接方式。图中， 传输和交换设备之间的通讯采用了同轴线，计算机和设备之间也有电信号相连。实际上，通信设备 对信号传输稳定性要求很高，如果仅靠信号线把设备互连，要维持设备之间小的电位差就很难保证， 这样，外部和设备之间的干扰信号引起他们相互之间的电位波动足以影响传输的信号质量。采用了 搭接方式后，设备之间的阻抗降低了，当出现任意扰动时设备之间的电压差也不会发生突变，所以 说设备之间接地质量就是信号质量的保证，不难理解，随着地电位突变的减少，系统的 EMC 性能 也会得到良好的改善。 在传输设备的单板中，其工作地和机壳单点连接，在实际设计中要尽量减少两者间连接距离， 才能获得更好的系统级 EMC 和防雷击性能。否则，当雷击发生时，由于流过设备之间的瞬态大电 流通过一定阻抗导体时会引起较大的电位差，对于以单板工作地为基准接地平面的元器件而言，会 产生较大的单板工作地对机悫放电甚至器件管脚对机壳的直接放电现象，在这一放电过程中会产生 的瞬态大电流，由此可通造成下列危害：一种是地电位的不无均匀引发的对设备的危害；另一种是 器件直接对金属放电，其后果对某些器件来说可能是灾难性的。另外，放电产生的电磁辐射有可能 影响系统的正常运行。由于在工程设计中，机柜或插箱一般都是金属导体，而系统的复杂性又使得 金属和单板布线及器件之间的间距很难达到足够的距离要求，更增大了在放电情况下因为系统接地 不良引发上述故障的可能性。所以说在工程设计中，单板工作地和机柜或插箱金属导体低阻抗的连 接是很关键的。 需要补充说明的是：此图为原理示意图，关于单板背板接地、设备接地、通信局站接地以及搭 接详细说明请参考以后单节。 1.3. 接地定义及解释 PE、PGND、FG-------------- 保护地或机壳地；交流配电时，必须用 PE 标识 BGND 或 DC-RETURN------ 直流-48V（+24V）电源回流 GND------------------------------ 单板及背板工作地 DGND---------------------------- 单板数字地 AGND---------------------------- 单板模拟地 LGND---------------------------- 防雷保护地 接地设计指导书 1.4. 参考资料 [1]《电子工程师电磁兼容设计指南，电讯技术增刊》1994 [2] Bonding configurations and earthing inside a telecommnication building , ITUTK.27,1996 [3]《机电一体化系统的电磁兼容技术》沙斐 中国电力出版社 [4]《通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）YDJ 26-89》邮电部基建司 接地设计指导书 2. 通信局站接地 通信网络设备通常安装在专用的通信局（站）中，作为通信设备工作的外部环境，正如设备内 地线设计保证设备本身可以正常、可靠的工作一样，通信局（站）的接地提供了一个外部先决条件， 没有一个完整合理的地线设计，同样可能危及设备、人身安全；影响 EMC 性能；信号质量等等。 通信局站接地最直接关联的是安全性，另外，因为各个设备之间的通信都可能通过局站接地获 得统一的参考点；完好的等电位连接也为设备中各种滤波器，防护器件等提供了参考点和泄流途径。 所以，通信局站接地和通信质量以及系统 EMC 性能也息息相关。 因为通信局站工程设计不同与我司的产品设计，在此作为一个附录给出，并不表示通信局站接 地设计我们可以忽略，从接地的系统设计角度看，这也是必不可少的一方面。 具体内容见附录 1 接地设计指导书 3. 通信设备接地 通信设备的接地是指通信设备为了自身工作的需要，为了实现令人满意的 EMC、防护以及安全性能， 和周围的接地环境相配合而进行的接地设计。设备接地包括通信设备机柜或机箱的接地，机柜或机 箱内各模块的搭接，单板背板的接地，以及机柜并柜接地处理。单板背板接地和搭接在以后单节有 更详细的说明。 3.1. 通信设备接地要求 对设备接地的要求是： a. 结合信号滤波器或电源滤波器的使用，结合屏蔽设计方案，并适当选用单点接地、多 点接地或混合接地方案，配合通信机房的接地环境，满足 EMC 性能要求。 b. 结合信号避雷器或电源避雷器的使用，符合等电位连接的接地思想，配合通信机房的 接地环境，满足防雷指标的要求。 c. 配合相关配电标准的接地方案，配合通信机房的接地环境，符合人身安全的要求。 3.2. 通信设备接地方式 3.2.1. 直流供电接地 直流配电是指通信设备的供电由一次电源直接供给，一般是-48V 或+24V 电压。 接照单点接地、多点接地或混合接地原理以及等电位连接的思想，结合相关国际标准的网状接 地或星型接地建议，我们给出图 3-1 所示的直流配电设备接地系统设计图示。 图中，单板的模拟地和数字地单点连接，汇成单板工作地，单板工作地和背板工作地通过接插 件互连，为一个地平面。背板的保护地通过安装螺钉和插箱金属导体多点连接。-48V 回流我们一般 不认为是‘地’，可以和-48V 端一起通过插箱或机柜直流电源入口处的 EMI 滤波器引到机柜外。 下面对此种接地方式的关键点做一些说明。 z 保护地和工作地如何连接 图示中给出的保护地和工作地在背板上单点连接，主要考虑到保护地和工作地多点连接的情况 下，保护地上的杂散电流会流过工作地，所以我们在图中采取了两个地先互连后再一点连地的方案。 其实，对于数字信号，保护地和工作地多点连接或大面积连接，按照目前的实验结果，保护地和工 作地多点连接或大面积连接，按照目前的实验结果：两种情况尚无发现有明显的差异。 在使用同轴线方式的信号比较多的产品中，我们建议工作地和保护地单点在背板上连接，因为 这们可以避免在同轴传输变压器次级有电流流过工作地，从而对工作地的地电位均衡产生影响。 z 保护地和直流电源回流导体如何连接 考虑到直流回流的电流一般较大，并且是从机柜外部引入的，有可能带有干扰信号；因此建议 把直流回流单独引到机房的直流回流地排。 为了防止雷击电流造成的直流供电系统和设备之间的较大电位差，要求在机柜电源入口用短接 线把直流回流和保护地之间进行等电位连接，有些设备也可以在汇流条上直接短接。 在机柜顶或汇流排上把-48V 回流导体和保护地短接的目的是为了兼容局方采用的星型接地方 接地设计指导书 案（此时可以把原短线拆下，-48V 回流导体和保护地就可做到单点连接），注意这里不要采用在背 板上短接的方案（把保护地和-48V 回流在设备内直接短接的方案是默认机房采用的网状接地方案）。 z 直流回流在设备内和保护地短接，造成保护地上会流过直流电流，是否对通信设备之间的通信 造成影响。 目前，从做的实验和网上运行情况来看，不会对设备间信号质量造成影响。在 ITUT 的 K27 建 议和我国通信局站接地规范中，都有这种接法的建议。K27 的星型接地建议中。-48V 回流和保护地 要单点接地，既不能在设备内短接。但考虑但我国机房接地的实际情况，星型接地的方式维护工作 量较大，各种接地保证严格的单点接地和空间距离非常困难，因此我们默认机房的网状接地方式； 如果局方认为要采用星型接地方式，我们可以把内部短接线拆掉。 实际上，保护地是设备的共同地电位参考点，其上不可避免的流过低落频或高频杂散电流；因此， 对于采用网状或星型接地的选择矛盾并不突出，最重要的是如何提高接地质量。 3.2.2. 交流供电接地 交流供电是通信设备供电由交流电源重新分配后供给负载（如：通讯设备的电源）的一种配电 方式，由通信设备的一次电源再转化成直流供给系统工作。 图 3-2 给出交流供电的接地系统设计图示。 交流供电接地要考虑交流电源的接地，由于交流电源在机柜或机箱内，一直在直流输入端不用 加防雷装置，但在交流输入侧要有防雷措施。 交流配电要根据国家或国际配电规范，根据机房所选用的接地系统，进行接地设计。通信系统 的设计中一般默认为机房配电系统为 TN-S 方式，因此交流 PE 要和机柜牢固搭接。 一次电源的直流输出的正级要和机柜的保护地相连。 其他单板背板接地和直流配电接地设计相同。 3.2.3. 盒式设备接地 盒式设备接地也分交流配电和直流配电，其接地设计基本上和上述机柜或机箱接地相同。其不 同之处在于：大多数设备是终端设备，体积小，维护方式和机柜机箱不同，有的不是金属壳体。因 此和机柜机箱设备有些差别。 z 交流供电，其接地系统设计同机柜和机箱设计。 z 直流供电，由于空间较小，建议直接回流和保护地在电源入口处直接单点短接。关于终端设备 的接地设计请参考相关章节。 3.3. 并柜处理 对于直流配电机柜的并柜处理，如图 3-3 所示。 z 对于直流电源线或直流回流线，由于我们没有把他们当作‘地’进行处理，因此可以采用级连 的方式。 z 对于保护地，建议机柜保护端子要分别接入到局方接地排，同时要充分重视机柜之间的搭接处 理。有关针对结构设计人员的搭接设计请参考后面的搭接章节。 z 如果局方只提供一个地排，那么机柜的保护地和直流回线应分别接到这个地排上。 接地设计指导书 3.4. 设计案例 3.4.1. 案例 1 某设备的接地设计简图如下 此图所示的 EMI 滤波器把系统的‘地’通过电感和大地隔离起来，这样在做雷击实验或传导发 射实验时，电感使干扰电流向大地的泄放途径受到阻隔，很难达到满意的雷击防扩或传导发射的指 标。 必须保证给系统一个低阻抗的参考保护地路径，机柜金属体是这个路径的一部分。而系统工作 地，-48V 回流尽可能把低电感的等电位连接到此保护地，以得到满意的防雷和 EMC 效果。 3.4.2. 案例 2 设备的接地设计简图如下 案便 2 的接地设计方法通过-48V 回流线缆把工作地和大地等电位连接，由于-48V 回流是载流 线缆，会有-48V 直流电流或杂散电流流过；而通过如此长的电缆工作地和保护地进行等电位连接， 在工作地和保护地之间会存在较大的阻抗。当雷击发生时，工作地和保护地之间会出现大的电位差。 由于通信系统的复杂性，例如电路板器件线路的密集或高密度接插件的选用，很难保护地和工作地 的放电距离。这时，雷电流在保护地和工作地之间形成的大电位差就会把工作地和保护地之间绝缘 低的部位击穿，由此造成的工作地电位不均衡的恶果会进一步导致以地电位为参考平面的器件损 坏；或者高电压造成保护地对芯片管脚的放电，直接损坏器件。 3.4.3. 案例 3 图 3-6 是正确的接地设计。 z 由于金属机柜是组成机房等电位连接金属导体的一部分，机柜和插箱一般可看成低阻抗通路， 因此把机柜和插箱作为设备局部等电位连接的参考平面。 z -48V 直流输入端加了防雷保护和 EMI 滤波器；放电管或短接线把保护地和-48V 电源系统发生 雷击时产生的高电压差的能量从短接线环回消环掉；或者是放电管被击穿能量环回消耗掉。为 了使 EMI 滤波前后的电缆不带出或带入机柜内外的电磁能量，造成辐射超标，EMC 滤波器加 了封闭金属壳体。使有可能带入或带出电磁能量的线缆长度最小。 z 单板背板工作地在背板上和保护地汇接，以减少雷击时保护地系统和工作地系统的电压差。之 所以用了‘工作地系统’，是把以工作地为基准的电子器件也包括在内。 z 对于图示的同轴线传输方式，变压器次级外皮接保护地，因此其共模防护以机柜或插箱金属外 壳为防护泄流途径；对于变压器初级，由于其是以工作地作为基准地平面，共模防护泄流途经 选为工作地。而图示的 232 接口电路形式的防护处理，差模防护以工作地为泄流途径，为了减 少从 232 口来的保护地和工作地系统的电压差，加了以机柜或插箱金属外壳为泄流途径的共模 防护。 z 此图示说明了接地是一个系统设计，要结合机房接地环境、设备结构、供电方式、单板背板等 接地设计指导书 一起协同考虑。 接地设计指导书 4. 搭接设计 4.1. 搭接概述 搭接指在两个金属物体之间建立一个阻抗足够低的电连接通路。通信产品进行搭接设计的主要 目的有： z 保护人身安全和设备安全。防止雷电放电的危害，也防止电源偶然接地时发生电击危险。 z 提供故障电流的回流通路，提供信号电流单一、稳定的通路。 z 降低结构件上面的高频电位，防止地电流产生噪声，耦合干扰。 z 防静电，防止结构件上积累静电电荷而造成危害。 本指导书中主要是规定保护地的搭接设计，保证结构件形成一个完整的等势体。 4.2. 搭接设计基本原则 搭接设计的基本原则是保证结构件自身以及结构与地系统之间良好的电连续性，并提供足够低的阻 抗（从直流电阻到高频阻抗），实现结构件的等电位连接。结构件的这种等电位连接对系统的安全 性和电磁兼容性，甚至产品的正常工作均有十分重要的影响。在产品设计初期，结构设计人员就应 该重视搭接设计，保证这种等电位连接。 4.3. 搭接设计要求 4.3.1. 搭接设计一般性要求 z 保证搭接面具有良好的导电性 这是搭接设计中最基本的要求，也是实际产品设计中最容易出问题的地方。要求结构件表面和 电缆连接端子必须是导电的或者经过导电处理的。目前常用的不锈钢材料，铜合金，钢板镀锌钝化、 镀镍处理，铝板导电氧化处理，接线端子表面镀锡处理等均能够满足要求。如果结构件考虑到防锈 的需求而进行喷漆处理，这时尤其要注意搭接面必须保护，禁止喷漆。 由于工艺条件的限制，搭接面的表面处理措施往往在产品设计中已经是确定的了，因此不单独 对搭接面的导电性能提出具体的指标要求。 z 保证搭接面的清洗干净 搭接面必须清洗干净，保证无灰尘、油膜、油漆、氧化层、阳极氧化膜，以及其他非导电材料。 如果结构件是喷漆处理时尤其需要注意可靠的喷漆保护，搭接面不能有油漆，那怕是一点点油漆也 将导致搭接性能的急剧劣化。 z 保证搭接面可靠接触 只允许采用面接触的形式实现搭接，不能通过螺纹搭接，也不能依靠铆钉实现搭接，更不允许 点接触、线接触形式搭接。要保证搭接面是接触在一起，尤其是铆接时需要注意这一点，因为铆接 往往很难保证接触面的可靠接触。有相对运动的零部件之间采用搭接线搭接，不得依靠导轨、销轴 等活动连接方式进行搭接。 接地设计指导书 z 保证搭接面有足够的紧固力 对于单点搭接，可以采用螺钉连接、焊接形式，限制采用铆接的形式。采用螺外连接时，必须 采用 MS 或者更大的螺钉连接，螺钉的紧固力应符合现有工艺文件规定的扭矩要求，另外螺钉应有 防松装置，保证不会脱落。 对于多点连接，一般的结构方案均能够满足要求，对连接形式不再做限制。 z 足够的接触面积 对于单点搭接，要求搭接面直径大于 15mm。对于多点搭接，一般的方案均已经满足要求，不 对搭接面积提出限制。 z 所有金属结构件应可靠连接 对于机柜，一般以机架（围框、立柱、方孔条等组成）作为接地的参考平面，所有其他的金属 结构件均应与机架连接，包括门、侧门、内部插箱、电源盒、走线槽等等。 机架内部的结构件是否需要连接在一起的原则为：所有可能引起危险电压金属零部件的必须接 地连接或者有足够的绝缘耐压能力，除非本规范中另有规定。采用连接时必须符合本规范的规定， 不接地连接时的绝缘耐压值应符合公司相应的规范或者国家标准。根据这个原则，建议一般的结构 件均应与机架可靠连接。 对于快卸锁、门锁（不含锁杆，锁杆应该保证可靠接地）、外部装饰条小零部件，只要没有证 据表明会对系统性能有影响，一般可以不接地，也不用测试耐压能力。 走线槽如果是金属件，由于可能会对线缆中的信号产生影响，必须与机架可靠连接。 z 防止搭接点产生电化学腐蚀 搭接面采用不同材料配对时，将可能会产生化学腐蚀，这种电化腐蚀显然将对搭接性能有巨大 的影响。由于这种影响是产品检验中难以发现的，存在一定的隐蔽性，所以设计方案中需要注意材 料配对的选择，再方案阶段就保证不会