Trabajo en un laboratorio de electrónica típico, con tapetes de tierra resistivos, correas ESD y fuentes de alimentación de CC aisladas para probar prototipos de PCB. Prefiero no usar la conexión a tierra de la fuente de alimentación y dejar la configuración de prueba "flotante". Los teléfonos móviles y las computadoras portátiles lo hacen bien, entonces, ¿por qué no puede hacerlo mi PCB y todo su equipo conectado? Sin embargo, mi colega se siente incómodo con las cosas flotando y dice que necesitan una referencia (conectar la Tierra al riel de 0V).
1) ¿Cuáles son los pros y los contras de conectar la fuente de alimentación a tierra?
2) El pin de tierra del osciloscopio tiene continuidad a tierra. ¿Por qué?
3) ¿Algún material de referencia relevante disponible?
¡Muchas gracias!
Los dispositivos sin conexión a tierra flotan en algún potencial. Este potencial puede establecerse mediante condensadores de filtrado de línea de CA o simplemente una capacitancia parásita en el transformador de red o el condensador de seguridad que va del lado primario al secundario.
La conexión de dos dispositivos flotantes hace que su diferencia de potencial sea igual, pero habrá un aumento de corriente en el momento del contacto para cargar/descargar las capacitancias. Esto está bien si los conectores tienen contacto a tierra primero y permanecen conectados mientras se acoplan las conexiones de datos. Pero si hay una interrupción en la conexión a tierra debido a una mala conexión, toda esa diferencia de potencial entre los pines de datos puede dañar los chips.
Esto se puede presenciar incluso en casa; intente tomar, por ejemplo, un televisor y algún dispositivo fuente que no estén conectados a tierra. Tocar sus cajas de metal puede causar una sensación de hormigueo o escozor (corriente de fuga) y, en ocasiones, se puede ver una pequeña chispa al conectar las cajas de los equipos con un cable. Esta es la razón por la que se lee en los manuales que los equipos deben estar conectados a otros equipos mientras los dispositivos no están alimentados.
Un teléfono móvil no está conectado a otro equipo que no sea el cargador, por lo que tener un dispositivo flotante no es un problema ni un peligro en sí mismo.
Las computadoras portátiles tienen fuentes de alimentación conectadas a tierra, por lo que están conectadas a tierra.
1) Tener un suministro conectado a tierra significa que su prototipo siempre está conectado a tierra, por lo que es seguro conectarlo a otros equipos conectados a tierra, como un adaptador PC JTAG o un osciloscopio. Pero también hay una desventaja de tener una fuente de alimentación con referencia a tierra, ya que también podría crear un bucle de tierra. Imagine que la fuente de alimentación está impulsando 2A hacia la carga y el cable de tierra entre la fuente de alimentación y la carga se desconecta. Si la carga está conectada a otro equipo como una PC conectada a tierra o un osciloscopio conectado a tierra, el 2A seguirá fluyendo a través del cableado a tierra, el cable de conexión a tierra del osciloscopio o el cable USB de la PC. Esta es la razón por la que mantengo el potencial de tierra de la fuente de alimentación de mi laboratorio flotando cuando no necesito un suministro referenciado a tierra.
2) Los osciloscopios están conectados a tierra por muchas razones, una de ellas es la seguridad. Imagínese conectar accidentalmente un cable de tierra del osciloscopio a la tensión de red activa. Todas las partes metálicas y otras conexiones a tierra de los canales del osciloscopio y el equipo al que están conectados se activarían.
Las razones principales para conectar dispositivos electrónicos a tierra son la seguridad y la detección de fallas, también los dispositivos móviles tienen una conexión a tierra interna.
Imaginemos que uno de sus equipos electrónicos se daña y el cable vivo toca la caja de metal. Si su dispositivo se conectó a tierra que se conectó a la caja, en esta situación su dispositivo tiene un cortocircuito, por lo que la corriente fluirá de la caja a la tierra, disparará los disyuntores o los relés diferenciales y sabrá que ocurrió una falla. Pero si su dispositivo no está conectado al circuito de tierra no estará cerca y la carcasa de su dispositivo funciona igual que el cable vivo pero no lo notará, entonces un día su mano tocará la carcasa y si está cerca del cable neutral El circuito se cerrará sobre ti, por lo que te electrocutarás.
Además, los dispositivos móviles tienen una conexión a tierra interna, la carcasa del teléfono está conectada a tierra de la batería, por lo que, como dije, si ocurre alguna falla, el flujo de corriente desde la carcasa a la tierra de la batería y los teléfonos móviles tienen un circuito de protección, por lo que el dispositivo corta la fuente de alimentación para evitar cualquier explosión.
Debo agregar que una de las razones para conectarse a tierra es que el sistema se construye de esa manera. Incluso si no conecta sus dispositivos a tierra, el transformador principal está conectado a tierra, por lo que aún puede fluir a tierra si encuentra la manera, pero si instala un transformador aislado en el laboratorio, no necesita tierra mientras esté vivo y neutral no conectará nada sucederá en este sistema, puede mantener con seguridad el cable vivo sin ningún equipo de protección, pero de lo contrario necesita una conexión a tierra
Además de las consideraciones de seguridad muy importantes, todavía está el problema de la carga estática. El viento, la humedad, las nubes, las alfombras, los zapatos, la ropa, la fricción, etc. pueden hacer que los objetos, incluido usted, generen un gran voltaje. Conéctate a un banco de laboratorio flotante y transferirás tu carga a ese banco. Lleve un dispositivo sensible a otro banco flotante que haya recogido una carga diferente y podría violar alguna especificación de voltaje cuando deje el componente. Similar a la chispa del pomo de la puerta que puede obtener al arrastrar los zapatos en ciertos pisos. Conecte a tierra ambos bancos (y la cocina, el garaje, etc.) con cierta resistencia al sangrado a la misma tierra, y ahora puede mover partes de manera segura por el edificio con menos posibilidades de dañar algo.
比尔盖子
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