數據中心零地電壓共模噪聲問(wèn)題研究

　　圖4：配電線(xiàn)路的電路模型

1.2.2 零地電壓產(chǎn)生原因的理論分析

　　如圖4所示，零線(xiàn)電阻由RN1，RN2直到RNm和RN組成;零線(xiàn)電感由LN1，LN2直到LNm和LN組成;地線(xiàn)電阻由RG1，RG2直到RGm和RG組成;地線(xiàn)電感由LG1，LG2直到LGm和LG組成;零線(xiàn)與火線(xiàn)之間存在寄生電容，分別用C1，C2直到Cm組成。電源設備中的Cm是電源設備EMC濾波電容,IT設備中的CIT是IT設備EMC濾波電容。

　　根據下列IEEE1100 6.4.1.1.5描述,低零線(xiàn)阻抗可以減小零地電壓和共模噪聲,圖4中IT設備零線(xiàn)電流I主要由負載三相不平衡原因和負載非線(xiàn)性電源原因產(chǎn)生。

　　如圖4所示，IT設備零線(xiàn)電流I的絕大部分從零線(xiàn)流回到輸入變壓器，有很少一部分從寄生電容中通過(guò)地線(xiàn)流回變壓器，分別是I1，I2和Im。這些電流流過(guò)導線(xiàn)要產(chǎn)生電壓，圖4中各點(diǎn)對變壓器端接地的電壓值分別為Vn1， Vn2... VN，VG1，VG2，...VG。

　　由圖4可見(jiàn)，通常我們在IT設備處測得的IT設備輸入零地電壓是

　　VNG=VN-VG

　　如果我們先不考慮零線(xiàn)與地線(xiàn)之間的寄生電容，并忽略IT設備中EMC濾波電容的影響，那么根據下列IEEE1100 6.4.1.1.6對地線(xiàn)的定義，地線(xiàn)目的是提供一個(gè)0V參考點(diǎn),地線(xiàn)電流為零,再考慮多點(diǎn)接地，那么VG=0，

　　因此IT設備輸入零地電壓是

　　VNG=VN-VG= VN-0= VN =In1*RN1+In2*RN2+…+Inm*RNm+I*RN+In1*jωLN1+In2*jωLN2+... +Inm*jωLNm+I*jωLN

　　其中電阻RNx以及電感LNx等與電纜的長(cháng)度，線(xiàn)徑和材料有關(guān)。

　　從該公式可以看到，零地電壓的形成與輸入配電電纜有很大的關(guān)系。同時(shí)零線(xiàn)中電流的大小和頻率也影響著(zhù)零地電壓。電纜越長(cháng)，線(xiàn)徑越細，導電性能越差，零線(xiàn)中的電流越大，電流頻率越高，零地電壓就越大。

　　2、零地電壓共模噪聲的危害

　　我們回顧一下共模噪聲及其產(chǎn)生會(huì )數據干擾的定義：

　　根據下列美國軍方標準MIL-HDBK-419A Standard定義。共模噪聲指的是疊加在一個(gè)電子信號上的任何不想要的對地或公共點(diǎn)噪聲干擾電壓，和差模噪聲一樣，共模噪聲是從不想要噪聲源藕合過(guò)來(lái)的噪聲，藕合方式有阻性藕合，容性藕合以及電磁藕合。

　　盡管共模噪聲不是一個(gè)噪聲源,但該共模噪聲干擾電壓必須在數據設備放大器中小心設計以防止其對電子信號元器件的干擾。