电路设计中的“热地”和“冷地”

  最近做了一个简单的小设备，从某宝采购的便宜的成品带外壳，自己改造一下换成带无线通讯的，使用的过程中忽略了阻容降压只有 “ 热地 ” 的问题，整得跳闸了好几次 = =！跳闸的原因就得先了解电路中的不同的地了 ，所以本文我们就来讲讲电路中的 “ 热地 ” 和 “冷地 ”。

  电路中的信号“地”又称参考“地”，它是相对而言的，是零电位的参考点，也是构成电路信号回路的公共端，我们常常把电源的负极当成信号 “地” —— GND，它不是大地，有时候我们应该将它与大地连接，有时候不需要。

  对于一些MCU的单品设备，他们只需要保证自身的信号地连接正确就好了，但是对于一些大型的电子设备，除了考虑产品设备内部的信号接地，还会通常还将设备的信号地，机壳与大地连在一起，以大地作为设备的接地参考点。

  本文主要探讨一下 “热地” ，有 “热地” 对应的当然就是 “冷地”，下面来仔细地了解一下。

  “ 热地 ”是指和交流电网直接或间接相连接的区域 。热地 和大地之间是有电压差的，如果人体站在大地上直接触发，是有触电危险的。

  比如个人会使用的阻容降压电路，经过整流桥，稳压管，滤波电容的 负极 连接的 GND ，就是 “热地” 。

  “ 冷地 ”是指的没有和交流电网连接的地，经变压器或元器件隔离后对人身不会造成了严重的伤害的接地，或者只是存在于局部的回路，一般对人体而言都不会有危险。

  比如我们如果做嵌入式开发，如果不涉及强电部分，只做一些简单的传感器设备，与真正的大地是没关系的。而这种不合电网连接在一起的地，实际上的意思就是冷地。

  现在回过头来看看，其实当时图中也没注意 GND 的图标的问题，把 “热地” 用 “冷地” 的电路图标表示了，我们来看看阻容降压的电路图如下：

  上图中的 GND 就是热地，他可以为我们的负载设备正常使用，就比如直接给 24V 设备供电，或者通过DC/DC或者LDO，直接转成 3.3V 给我们单片机最小系统使用。

  但是因为不进行隔离措施，即便有稳压二极管使得电压变小了，但他还是直接与市电的 L 和 N 连接，存在一定的风险，这也是为什么阻容降压安全性不高的原因。

  在使用产品的过程中，我是直接用的样品上的阻容降压电路通过DC/DC 给 MCU 提供的电源，当准备给设备烧录程序，每当我的 STLink 刚碰到板子的接口，就跳闸了…… 跳了几次才想起来，是阻容降压的问题，还挺尴尬的。

  对于烧录器而言，他是通过USB连接电脑的，所以他的地是和电脑的地连接在一起的，电脑使用的三眼插头，那么电脑的地实际上的意思就是接了地，和真正的大地连接起来的。

  而板子上经过阻容降压后的地，是“热地”，他是经过火线零线通过二极管连接的，烧录器如果直接和板子连接，会导致火零线与大地短路！！所以导致跳闸。

  那么上面说到阻容降压不安全，因为他的地是 “热地”，那么实际上现在使用的开关电源都是通过变压器线圈是把冷地热地隔离开了，直接上图说明：

  示波器是有地线 眼插座，它的外壳是和 插座上的地线连接的，作为探针来说，他的负极实际上也是和和插座上的地线连接的，那么这就会有一个问题，如果直接将将表笔测量 220V， 那么肯定会出现短路的情况。

  我们可以将示波器接线头的地线 “去掉” ，不让示波器的地 与真正的大地连接起来，那么示波器就可以直接测量 220V 交流电， . 但是注意！因为示波器的外壳是与表笔的地相连的，实际上这时候表笔的地也就是“热地”，这样做会导致示波器外壳带电，有安全隐患。

  我们也能够正常的使用隔离变压器，将被检测设备隔离。. 但是这样的形式属于 “浮地” 测试，也有一定的安全隐患。

  最安全的方式，应该是采用高压差分探头，可以直接测量，但是他也有个缺点，就是探头比较贵= =！

  所以使用示波器测量 220V 交流电，你们可以根据自己的实际情况选择合适的方法，但是一定要注意安全。

  本文介绍了一下电路中的 “热地” 和 “冷地”，通过对实际阻容降压电路使用的过程遇到的问题，让大家探索了“热地”，希望我们大家在以后的产品使用和设计的过程，能够正确的区分“热地” 和 “冷地”，减少使用设计过程中的问题。

  原文标题：一次跳闸事故引起的认识：电路设计中的 “ 热地 ” 和 “冷地 ”

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