GJB151B常见问题解答（43）

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Q43
将设备的金属外壳接地对于通过CS112有帮助吗？

首先给出结论：有时有用，有时无用。
那么什么情况下有用、什么情况下无用呢？
这需要理解接地对于CS112试验，也就是静电放电试验的影响。

在我们的常识里，将金属物体接地是对付静电的最好方法，所以提到静电防护，都会想到接地。实际上，传统意义上的静电防护与CS112中的静电防护完全不同。

传统意义上的静电防护
其目的是防止静电积累，从而避免发生静电放电，因此只要接地就可以达到泄放电荷,避免电荷积累的目的；

CS112的静电防护
其目的是防止静电放电所产生的电磁干扰对电子设备造成干扰，而接地并不能改变静电放电这个事实。
下面我们具体分析一下接地对电磁干扰的影响。

首先，我们明确一下什么是“地”。大部分人对于“地”的认识，是传统意义上所说的保护地，所谓保护地就是建筑物墙上预留出来的接地端，这个是为了避免人员受到交流电电击而设置的地线，如图1的左图所示。

图1 传统的地概念
这个地与外部的大地连接，往往还要求接地电阻小于一定数值，如图1的右图所示。这种保护地与电磁兼容关系不大，我们这里讨论的“地”与这个不同。

我们这里讨论的地有两种：
01
一种是进行CS112试验所使用的静电枪的地线所连接地方，也就是试验装置中的参考地线面，如图2中的“地2”所示；

图2 对CS112试验结果有影响的地线

02
另一种是一块较大的悬浮金属物体，如图2中的“地1”所示。当机壳与这两种地连接时，都可能对试验结果产生影响。

下面我们统一讨论，而不进行区分，相应的结论对于两种地都适用。

为了搞清楚金属机壳接地对设备通过CS112试验有什么影响，大家可以复习一下前面关于金属壳上的静电放电对内部电路形成影响的机理。设备金属外壳的接地状态与其产生的影响有很大不同，这也是我们在结论中给出的“有时有效，有时无效”的一个理由。我们用图3表示对金属机壳接地效果影响比较明显的三种状态。

图3 不同的接地状态

01
图3(a)的情况

接地位置距离放电位置很近，并且接地导体的阻抗很低，这时，发生放电时，电荷分别在机壳上扩散，和向地扩散。由于地的分流作用，可以减小机壳上的电流，因此，实际上是降低了CS112干扰的强度。可以预见，接地可以减小静电放电产生的干扰。例如，某摄像设备，在机壳上进行静电放电试验时，图像发生抖动，但是当将设备的金属外壳通过一根导线连接到参考地时，故障现象消失。这是由于镜头处存在较大的孔洞，电流经过孔洞时，产生较强的电场辐射，接地降低了电流。
02
图3(b)的情况

虽然接地位置距离放电位置较近，但是接地导体的阻抗较高，因此在放电的瞬间，对于电流的分流作用并不大，因此对电磁干扰的改善效果不明显。关于对接地线的阻抗，大家需要注意的是“阻抗”不同于“电阻”，接地线的阻抗主要来自电感成分。电感能够阻碍电流的突然变化，电流变化越剧烈，阻碍的作用越大，这叫做电感的感抗。显然对于CS112这种瞬间的放电，接地线的阻碍作用十分明显，因此当接地线的阻抗较大时，实际上起不到所谓的分流的作用。那么，接地线的阻抗与什么有关呢？与接地线的长度有关，而与截面积、是否是多股线等因素几乎无关。
03
图3(c)的情况

接地位置距离放电位置较远。显然，这时无论电荷是否扩散到地，机壳上的电流并没有明显变化，因此对于电磁干扰的影响较小。


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