电源可靠性设计实例--共地的考虑

屁话少说，切入正题。

真实的产品并没有一个严格意义上的地。功率线路和控制，测量电路在电路逻辑上是共地的，但在实际上产品上却未必真正同电位。功率电路的大电流，电网浪涌（通过电容耦合进来）等都可能在控制电路上叠加一个大的干扰电压。这个电压可导致大LVCOMS，甚至LVTTL的误动作。

对于采用DSP和FPGA来实现的数字电源，共地可能需要仔细设计。

共地有多严重？

比如一个0805的焊盘，通过十字形花键和敷地连接，电阻可以有几个毫欧。电路板从一侧到另外一侧的敷地电阻也未必很小。对于一个设计不合理的电路，如果地电阻是100毫欧，10安的瞬间异常电流，可以产生1V的叠加电压。足够破环系统逻辑。

就算这个叠加的偏差没有导致逻辑误动作，10A作用在1毫欧的电阻上产生的电压有10毫伏，如果这个干扰会耦合到闭环测控回路，则会无端给你的输出电压增加几十毫伏的纹波或噪声，在实际中甚至更严重。

对于想设计开关电源来为测控系统供电的工程师来说，地的就像是魔咒一样制约他设计。宽负载的DCDC系统，比如手机，系统消耗的峰值电流是很大的，从低压电池输出稳定的电压（低噪声）给智能手机的测量电路是很难设计的。智能设备信号检测系统对电源的要求很高，电源工程师需要更高的设计技能来设计低噪声的稳压电源，从而降低系统成本。

下图是两个共地焊盘的电阻，焊盘间是敷地，间距5.4mm左右。测量的电阻为1.17毫欧。

下图是两个焊盘间一段8米尔的铜箔，长约13mm，测量的电阻为42毫欧。

从上面测量出来的结果来看，共地设计不合理导致产品稳定性不够是很明显的事实。在产品设计检查的时候，需要确认：

1. 控制和测量回路是否有大电流叠加，比如负载，电网耦合等；

2. 电路板的验收。电路板铜箔的厚度和宽度都会影响电阻值。4米尔的线对很多厂家都会有20%以上的偏差，厚度偏差也很严重；

4. 铜箔的纯度。纯铜自然好，但电路板厂家都有降低成本的动机。

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