技术干货：PCB 地与金属外壳接地处理的详细指南

在电子电路设计中，PCB 地与金属外壳的接地处理是一个至关重要的问题，经常能看到有小伙伴在群里问：PCB 板子的地和产品金属外壳该如何连接？

在进行接地处理时，需要注意做如下处理：

1.金属外壳接大地（GND_EARTH），与系统的 GND 保持的间隙 gap 至少为 2mm。这样做是为了避免系统 GND 与大地之间可能产生的电气干扰，保证系统的稳定性和安全性。

2.关于金属地的处理，外壳地和信号地之间串接 1M 电阻，并且还接一个 0.01uf 的电容到信号地。

一、电容的作用

从 EMS（电磁抗扰度）角度来说，这个电容是在假设 PE 良好连接大地的前提下，降低可能存在的，以大地电平为参考的高频干扰信号对电路的影响，其目的是抑制电路和干扰源之间瞬态共模压差。实际上，GND 直连 PE 是最好的方式，但在某些情况下，直连可能不可操作或者不安全。例如，220V 交流电过整流桥之后产生的 GND 是不可以连接 PE 的，所以就需要设置一个低频过不去，高频能过去的路径。从 EMI（电磁干扰）角度来看，如果有与 PE 相连的金属外壳，有这个高频路径，也能够避免高频信号辐射出来。

电容具有通交流阻直流的特性。假设机壳良好连接大地，从电磁抗扰度角度，该电容能够抑制高频干扰源和电路之间的动态共模电压；从 EMI 角度，电容形成了高频路径，电路板内部产生的高频干扰会经电容流入机壳进入大地，避免了高频干扰形成的天线辐射。另一种情况，假设机壳没有可靠接大地（如没有地线，接地棒环境干燥），则外壳电势可能不稳定或有静电，如果电路板直接接外壳，就会打坏电路板芯片，加入电容，能把低频高压、静电等隔离起来，保护电路板。这个并联电容应该用 Y 电容或高压薄膜电容，容值在 1nF - 100nF 之间。

总结电容的作用如下：

1.从 EMS 角度，抑制电路和干扰源之间的瞬态共模压差。

2.从 EMI 角度，电容形成了高频路径，电路板内部产生的高频干扰会经过电容流入机壳进入大地。

二、电阻的作用

这个电阻可以防止 ESD（静电释放）对电路板的损坏。假如只用电容连接电路板地和机壳地，则电路板是一个浮地系统。在做 ESD 测试时，或在复杂电场环境中使用，打入电路板的电荷无处释放，会逐渐累积；累积到一定程度，超过了电路板和机壳之间的绝缘最薄弱处所能耐受的电压，就会发生放电 —— 在几纳秒内，PCB 上产生数十到数百 A 的电流，会让电路因电磁脉冲宕机，或者损坏放电处附近连接的元器件。并联该电阻，就可以慢慢释放掉这个电荷，消除高压。根据 IEC61000 的 ESD 测试标准 10s / 次（10s 放完 2kV 高压电荷），一般选择 1M - 2M 的电阻。如果机壳有高压静电，则该大电阻也能有效降低电流，不会损坏电路芯片。

安规标准规定的二类产品的漏电流为 0.25mA。人体漏电流超过 0.5mA，就会感觉到颤抖；220V / 0.25mA = 880k，所以我们常取值 1M。

总结电阻的作用：慢慢释放电路板累计的电荷，消除静电高压。

最后留一个问题：外壳有金属与非金属之分，那么当外壳是非金属时，整机的地是如何处理的呢？