Здравствуйте!

Подскажите, пожалуйста, для каких целей ставят конденсаторы между общими цепями (общей цепью и цепью заземления).
Фильтрация помех?
Ссылки и литература очень приветствуются.
Вот пример из спецификации на DM9161.
Если это фильтрация помех, то зачем тогда конденсаторы на 2 кВ? Защита от статики?

Если не лень читать "много букв", то в Application Notes от Power Intergation довольно неплохо все расписано и разрисовано на примере конкретной схемотехники AN-15 TOPSwitch Power Supply Design Techniques for EMI & Safety

Почитаем. Спасибо.
Но в двух словах, в чём смысл и как правильно?

Чтоб помехи в землю уходили

Но зачем, чтобы они уходили именно в общую цепь на плате?
Ведь полигон слева от конденсаторов (с разъёмом) соединяется с корпусом устройства (шасси)...
А конденсатор почему на 2 кВ?

А куда по-вашему нужно отводить помехи-то?
Правильно. А шасси должно быть заземлено. Если заземления нет, то и фильтрация помех не работает.
Типовое требование для изоляции PHY - 1500V RMS. 2000В >1500В. Ферштейн? См. фрагмент из стандарта IEEE802.3 (802.3-2005_section2.pdf).

Это для тех помех, которые приходят извне по кабелю и проходят через межобмоточные емкости
разделительных трансформаторов. Кондесаторы создают им детерминированный возвратный путь.
Без них помеха будет возвращаться по паразитным емкостям между землей платы и землей, к которой подключена земля разъема.
В самых неожиданных местах.
А на 2 кВ они потому, что изоляция земля платы-земля разъема должна выдерживать ~1.5 кВ.

Т. е., если помехи приходят по кабелю извне и проходят через трансформатор, то оказываются на общей цепи платы?
Но т. к. общая цепь связана с заземлённым шасси через конденсаторы, то помехи уходят в землю?
Если конденсаторов нет, то общую цепь платы может "подбросить" интересным образом куда-нибудь?



Земля разъёма - эта та самая chasis ground (шасси)?
Т., е., получается, что шасси и общая цепь платы связаны только по переменному току через выше упомянутые конденсаторы?





Т. е., если мы не заземлим шасси, то одна обкладка конденсатора будет висеть в воздухе...



Я, я!

Ага. А где же еще им оказываться, пройдя через межобмоточную емкость в еденицы пик?
Если земля платы имеет малую емкость на землю разъема...





Не, еще есть связь через - источник питания, силовая цепь, источник сигнала, кабель от него на разъем.
Предлагаете помехе по этой цепи идти?
А если ей налево захочется, через аналоговые входа прогуляться?
Накажите?

Не, если батарейное питание и нет аналоговых входов а все остальные цифровые входа/выхода на оптоволоконной
развязке - на конденсаторах можно сэкономить.

К тому же они не панацея - для синфазной наводки только хуже делают.
Поэтому конкретный номинал и место подпайки - подбирают.

Вот здесь я один момент понять не могу. Прошли помехи через межобмоточную ёмкость и оказались где угодно?
На сигнальных цепях? На общей цепи? Почему мы отводим их именно с общей цепи?



Откуда эта связь корпуса устройства (шасси) с общей цепью одной из плат устройства?
Или Вы имеете ввиду что помеха может попасть с кабеля не только на общую цепь, но и на сигнальные входы, а далее - куда угодно?



Да не жалко мне этих конденсаторов! Я просто пытаюсь понять для чего они и как их правильно использовать...

В варианте, когда между землей платы и землей разъема стоит перемычка - шунтировать ее конденсаторами нет необходимости.
Вы похоже рассматриваете именно этот вариант.
Но возможны аврианты, когда этой перемычки нет ( входной разъем гальванически изолирован от платы ).
Дифференцальная помеха, прошедшая через межобмоточную емкость жаждет дойти до земли разъема.
На землю платы она легко попадет через нагрузочное сопротивление на входе.
А как дальше?




Дык платы вроде внутри корпуса. Между ними есть емкость.
И питанее к ней подключено.
А еще другие внешние цепи.




Они создают обратный путь для дифференцальной помехи, пришедшей по кабелю и пршедшей через межвитковую емкость трансформаторов.
И прямой путь для синфазной помехи, пришедшей по кабелю.
Номинал и место припайки выбирается из компромиса - достаточный обратный путь и не сильное ухудшение из за
синфазной помехи.

Для того чтобы защитить микросхему, соединенную с коннектором, от статического заряда (обычно говорят о 4kV), земля печатной платы должна иметь хороший, низкоиндуктивный контакт с металлическим корпусом. Тогда заряд уйдет в землю через корпус. Хорошо это обьясняет Henry W. Ott в книге Electromagnetic Compatibility
Engineering, см. картинку. Левая картинка - неправильное подсоединение земли к корпусу, ток проходит через всю плату и убивает микросхему. Правая картинка - правильное подключение.
В некоторых случаях нельзя подключать землю платы к корпусу по соображениям, например, электробезопасности, и тогда приходится ставить конденсатор 2kV, как у вас на картинке.

Вобщем я уже и сам до этого дошёл, но большое спасибо за хороший и наглядный ответ!
Кстати, помогите, пожалуйста с выбором этого самого конденсатора.
Интересует SMD вариант. Посоветуйте конкретный тип, пожалуйста.
Посмотрел у Epcos, Murata - не нашёл ничего на такой вольтаж. А тем не менее в виденных мною схемах встречаются такие конденсаторы 0805 и даже 0603.

Кстати, если разъёмов, к которым будут подключаться разного рода внешние устройства предполагается несколько, и они не плотно сгруппированы где-нибудь в одном месте ПП, то, как я понимаю конденсаторов тоже надо ставить несколько, каждый из которых максимально близко к цепям ПП, выводимым на каждый из разъёмов?

У Мюраты есть GR4 на 2 кВ.

Но вообще-то требования к этому конденсатору особые: для сетевых 220Vac (mains) применений он должен соответствовать требованиям на электробезопасность. В таких цепях ставят Y-конденсаторы, которые при неисправности уходят в "обрыв", а не в к.з.

SMD Y-конденсаторов мне не встречалось. Мюрата, правда, пишет Y3 для GD, но это какой-то недоделанный класс (импульсное напряжение не оговорено), может, только в Японии годится. Во всем мире требуют ставить кондеры класса Y1 (импульсное напряжение 8 kV) или Y2 (импульсное напряжение 5 kV).

Так что виденные вами SMD наверняка были в низковольтных устройствах, где нет требований по безопасности. Или конструировались безбашенными людьми, с которых не бyдет никакого спроса, если кого-то из пользователей убьет.

Вижу, спасибо
Посмотрел по efind.ru - не особо они доставабельные
Кстати, у них максимальная ёмкость - 10000 пФ. Не мало?
В каком диапазоне ёмкость выбирать для данных конденсаторов?



Под сетевыми что имеется в виду, что устройства питаются не от аккумулятора и что где-то присутствует AC-DC или обычный трансформаторный источник?



Это на случай, когда фаза оказывается на корпусе?



Если найду - ссылки приведу на эти схемы

Y1, Y2 поищем.

В импульсных БП обычно это несколько тысяч пик


Ноборот. Конденсаторы Y-типа ставятся для того, чтобы на токоведущих деталях, которых может коснуться человек (в т.ч. на корпусе), не оказалось фазового напряжения. Даже в случае, если кондер выйдет из строя.

http://www.murata.com/products/catalog/pdf/c85e.pdf

Вот, например: DE2xxKY, DE1xxKX нормально подойдут?
Только здоровые они...
Если ставить возле каждого разъёма, много места съедят...

В каких случаях?



Что подразумевается под низковольтными устройствами? Батарейное питание?
Если устройство запитано, скажем, от трансформаторного ИП (+5 В) - это низковольтное устройство?
А если в состав устройства (ящика) входит AC-DC (220 В) - это уже высоковольтное устройство?
Но ведь гальваническая развязка от первички есть у обоих устройств...



Т. е., допустим, если выйдет из строя ИП, то на плате может оказаться высокое напряжение. И чтобы оно не попало на корпус, к которому может кто-то прикоснуться, ставят конденсаторы, имеющие определённый тип электробезопасности (Y) да?

Это определяет стандарт IEC 61140

Не, их ставят в гальванически развязанных импульсных источниках, запитанных от сети.
Там есть земля преобразователя, соединенная ссетью и земля выходной части, от сети развязанная ВЧ трансформатором.
Конденсатор ставят между этими землями, чтобы ценой увеличения синфазной помехи из сети ( увеличивают проходную емкость между
сетью и нагрузкой ) уменьшить дифференцальную наводку от преобразователя ( которая прошла в выходную часть через
межвитковую емкость трансформатора ) создав ей короткий путь возврата.

Если этот конденсатор коротнет - сеть напрямую попадет в нагрузку.
От пробоя в ВЧ трансформаторе ил пробоя между землями преобразователя и нагрузки этот конденсатор не поможет...

В некоторых случаях нельзя подключать землю платы к корпусу по соображениям, например, электробезопасности, и тогда приходится ставить конденсатор 2kV, как у вас на картинке.


В каких случаях?

Если например к вашему разьему подключается кабель CAT5 от Ethernet. Имеется в виду что на этот кабель может упасть высоковольтный провод, поэтому цепи, гальванически соединенные с этим кабелем, должны быть гальванически изолированы по DC от корпуса прибора. Другой случай, это если вы делаете, например, медицинский прибор, у которого сенсоры и связанный с ними блок имеют гальваническую развязку, чтобы пациент не получил удар током, а корпус прибора заземлен (соединен с проводом EARTH). Я имею в виду TYPE H OUTLET, см. фото.
Интересует SMD вариант. Посоветуйте конкретный тип, пожалуйста.
Мы используем в цепи ETHERNET конденсаторы AVX 1808 1nF 2KV.

В каком диапазоне ёмкость выбирать для данных конденсаторов?
Даю цитату из статьи:
According to ANSI/ESD association there are 3 standards:
i) HBM or Human Body Model (100pF, 1.5kohms)
ii) CDM or Charge Device Model (rapid discharge)
iii) MM or Machine Model (100pF, 500nH)
So, based on these models we will select the capacitor value.
6) How should the value be calculated
Take for example human body model, here the charge is discharged through the human body when the finger comes in contact with the ESDObj2 device.
Now, let us say that ESDObj1 (which is human body) has a potential difference of 4000V. Now, the ESDObj2, will see the entire 4000V if ther e is no protection on the input line. Hence damaging the components on the device.
But, when a capacitor is added, the situation changes. The ESDObj2 device will only see the voltage on the protective capacitor. When ESDObj1 (human body), with 4000V on it approaches the ESDObj2, initial voltage seen by the ESDObj2 will be 0V because of the capacitor.
And slowly the charge builds up on the protective capacitor, hence increasing the voltage on it. Again the voltage built up will be V = Q/C.
So, this gives us opportunity to calculate the Capacitance value to be selected. Now in this model we have a voltage of 4000V and ESDObj1 capacitance is 100pF. What we desire is ESDObj2 can see a maximum of 10V.
V1 = 4000V V2 = 10V
C1 = 100pF C2 = ?
Now, it is important to remember that it is only charge that is getting transfered. So, total charge remains same in the entire process.
Initial Charge = Q1 = C1*V1
Final Charge = Q1 = C1*V2+C2*V3
V2 = V3
Note : Final voltage will be same on both the capacitors as they are connected in parallel through the series resistor (1.5kohms).
So,
C1*V1 = C1*V2+C2*V2
Calculations
C1 * V1 = (C1+C2) * V2
100pF * 4000V = (100pF+C2) * 10V
10pF * 4000 = 100pF + C2
So,
C2 = 40nF - 100pF
Hence we can choose a 0.1uF capacitor in this case.