«23-річна бортпровідниця авіакомпанії China Southern Airlines була вбита струмом під час розмови по своєму iPhone 5 під час зарядки», — новина привернула широкий резонанс в мережі. Чи можуть зарядні пристрої загрожувати життю? Експерти аналізують витік трансформатора всередині зарядного пристрою мобільного телефону, витік змінного струму 220 В змінного струму до кінця постійного струму та через лінію передачі даних до металевої оболонки мобільного телефону, що зрештою призводить до ураження електричним струмом, виникнення незворотної трагедії.
Отже, чому на виході зарядного пристрою мобільного телефону працює 220 В змінного струму? На що звернути увагу при виборі ізольованого джерела живлення? Як відрізнити ізольовані джерела живлення від неізольованих? Загальною точкою зору в галузі є:
1. Ізольоване джерело живлення: Немає прямого електричного з’єднання між вхідним контуром і вихідним контуром джерела живлення, а вхід і вихід знаходяться в ізольованому високоомному стані без струмового контуру, як показано на малюнку 1:
2, неізольоване джерело живлення:між входом і виходом є петля постійного струму, наприклад, вхід і вихід загальні. Ізольована схема зворотного ходу та неізольована схема BUCK взяті як приклади, як показано на малюнку 2. Малюнок 1 Ізольоване джерело живлення з трансформатором
1. Переваги та недоліки ізольованого та неізольованого джерела живлення
Згідно з наведеними вище концепціями, для загальної топології джерела живлення неізольоване джерело живлення в основному включає Buck, Boost, buck-boost тощо. Ізоляційне джерело живлення в основному має різні зворотно-поворотне, пряме, напівмостове, LLC та інші топології з ізоляційними трансформаторами.
У поєднанні з ізольованими та неізольованими джерелами живлення, які зазвичай використовуються, ми можемо інтуїтивно зрозуміти деякі їхні переваги та недоліки, переваги та недоліки обох майже протилежні.
Щоб використовувати ізольовані або неізольовані джерела живлення, необхідно зрозуміти, як фактичний проект потребує джерел живлення, але перед цим ви можете зрозуміти основні відмінності між ізольованими та неізольованими джерелами живлення:
① Ізоляційний модуль має високу надійність, але високу вартість і низьку ефективність.
②Структура неізольованого модуля дуже проста, має низьку вартість, високу ефективність і низьку безпеку.
Тому в наступних випадках рекомендується використовувати ізольоване джерело живлення:
① У разі можливого ураження електричним струмом, наприклад відведення електроенергії від мережі до низьковольтних джерел постійного струму, потрібно використовувати ізольоване джерело живлення змінного/постійного струму;
② Шина послідовного зв’язку передає дані через фізичні мережі, такі як RS-232, RS-485 і локальну мережу контролера (CAN). Кожна з цих взаємопов’язаних систем оснащена власним джерелом живлення, і відстань між системами часто велика. Тому нам зазвичай потрібно ізолювати джерело живлення для електричної ізоляції, щоб забезпечити фізичну безпеку системи. Завдяки ізоляції та відсіканню контуру заземлення система захищена від перехідного впливу високої напруги та зменшується спотворення сигналу.
③ Для зовнішніх портів введення/виведення, щоб забезпечити надійну роботу системи, рекомендується відключити джерело живлення портів введення/виведення.
Зведену таблицю наведено в таблиці 1, а переваги та недоліки обох майже протилежні.
Таблиця 1. Переваги та недоліки ізольованих і неізольованих джерел живлення
2，Вибір ізольованого та неізольованого джерела живлення
Розуміючи переваги та недоліки ізольованих і неізольованих джерел живлення, кожен має свої переваги, і ми змогли зробити точні висновки щодо деяких поширених варіантів вбудованого джерела живлення:
① Джерело живлення системи зазвичай використовується для покращення ефективності захисту від перешкод і забезпечення надійності.
② Джерело живлення мікросхеми або частини схеми на друкованій платі, починаючи з рентабельності та обсягу, переважного використання схем без ізоляції.
③ Відповідно до вимог безпеки для безпеки, якщо вам потрібно підключити AC-DC муніципальної електрики або джерело живлення для медичного використання, щоб забезпечити безпеку людини, ви повинні використовувати джерело живлення. У деяких випадках для посилення ізоляції необхідно використовувати джерело живлення.
④ Для живлення віддаленого промислового зв’язку, щоб ефективно зменшити вплив географічних відмінностей і перешкод з’єднання проводів, він зазвичай використовується для окремого джерела живлення для живлення кожного вузла зв’язку окремо.
⑤ Для використання джерела живлення від батареї використовується неізоляційне джерело живлення для суворого терміну служби батареї.
Розуміючи переваги та недоліки ізоляційної та неізоляційної потужності, вони мають власні переваги. Для деяких часто використовуваних вбудованих джерел живлення ми можемо підсумувати випадки їх вибору.
1.Iсоляційний блок живлення
Щоб покращити ефективність захисту від перешкод і забезпечити надійність, зазвичай використовується ізоляція.
Для вимог безпеки для безпеки, якщо вам потрібно підключитися до мережі AC-DC міського електромережі або джерела живлення для медичного використання та білої техніки, щоб забезпечити безпеку людини, ви повинні використовувати джерело живлення, такі як MPS MP020, для оригінального зворотного зв’язку AC-DC, підходить для додатків 1 ~ 10 Вт;
Для живлення віддалених промислових комунікацій, з метою ефективного зменшення впливу географічних відмінностей і перешкод з’єднання проводів, зазвичай використовується окреме джерело живлення для живлення кожного вузла зв’язку окремо.
2. Неізольоване джерело живлення
IC або деяка схема на друкованій платі живиться від співвідношення ціни та обсягу, і рішення без ізоляції є кращим; такі як серія MPS MP150/157/MP174, безізоляційний AC-DC, підходить для 1 ~ 5 Вт;
У разі робочої напруги нижче 36 В для живлення використовується батарея, і існують суворі вимоги до витривалості, тому перевага віддається неізоляційному джерелу живлення, наприклад MP2451/MPQ2451 від MPS.
Переваги та недоліки ізольованого та неізоляційного джерел живлення
Розуміючи переваги та недоліки ізольованого та неізоляційного джерел живлення, вони мають власні переваги. Для деяких поширених варіантів вбудованого джерела живлення ми можемо дотримуватися таких умов:
Для вимог безпеки, якщо вам потрібно підключитися до мережі змінного та постійного струму муніципальної електромережі або джерела живлення для медичного обслуговування, щоб забезпечити безпеку людини, ви повинні використовувати джерело живлення, а в деяких випадках потрібно використовувати для посилити ізоляційне джерело живлення.
Як правило, вимоги до напруги ізоляції живлення модуля не дуже високі, але вища напруга ізоляції може гарантувати, що джерело живлення модуля має менший струм витоку, вищу безпеку та надійність, а також кращі характеристики ЕМС. Тому загальний рівень ізоляції вище 1500 В постійного струму.
3, запобіжні заходи щодо вибору ізоляційного силового модуля
Опір ізоляції джерела живлення також називається міцністю проти електрики в національному стандарті GB-4943. Цей стандарт GB-4943 є стандартами безпеки інформаційного обладнання, які ми часто говоримо, щоб запобігти людям фізичні та електричні національні стандарти, включаючи уникнення уникнення Людей пошкоджує ураження електричним струмом, фізичне пошкодження, вибух. Як показано нижче, структурна схема ізоляції джерела живлення.
Схема структури живлення ізоляції
Як важливий показник потужності модуля стандарт ізоляції та метод випробування на стійкість до тиску також передбачені стандартом. Як правило, під час простого тестування зазвичай використовується тест з’єднання з рівним потенціалом. Принципова схема підключення виглядає наступним чином:
Суттєва діаграма опору ізоляції
Методи тестування:
Встановіть напругу опору напруги на вказане значення опору напруги, струм встановіть як вказане значення витоку, а час встановіть на вказане значення часу перевірки;
Вимірювачі робочого тиску приступають до перевірки та приступають до опресовування. Протягом встановленого часу випробування модуль не повинен бути пошкоджений і не мати мухової дуги.
Зауважте, що зварювальний силовий модуль слід вибирати під час тестування, щоб уникнути повторного зварювання та пошкодження силового модуля.
Крім того, зверніть увагу:
1. Зверніть увагу, чи це AC-DC або DC-DC.
2. Ізоляція ізоляції силового модуля. Наприклад, чи відповідає 1000 В постійного струму вимогам ізоляції.
3. Чи має ізольований силовий модуль комплексний тест на надійність. Модуль живлення повинен проходити тестування продуктивності, тестування на допуск, тестування в перехідних умовах, тестування на надійність, тестування на електромагнітну сумісність з ЕМС, тестування при високих і низьких температурах, тестування в екстремальних умовах, тестування на термін служби, тестування безпеки тощо.
4. Чи стандартизована лінія виробництва ізольованого силового модуля. Лінія виробництва модулів живлення має пройти ряд міжнародних сертифікатів, таких як ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 тощо, як показано на малюнку 3 нижче.
Рисунок 3 Сертифікація ISO
5. Чи використовується ізоляційний силовий модуль у важких умовах, таких як промисловість і автомобілі. Модуль живлення застосовується не тільки в суворих промислових умовах, але також і в системі управління BMS нових транспортних засобів.
4,Tсприйняття ізольованої та неізоляційної сили
По-перше, пояснюється непорозуміння: багато людей вважають, що неізоляційне живлення не таке хороше, як ізоляційне, оскільки ізольоване джерело живлення дороге, тому воно має бути дорогим.
Чому, на думку всіх, зараз краще використовувати ізоляцію, ніж неізоляцію? Фактично, ця ідея залишилася в ідеї кілька років тому. Оскільки неізоляційна стабільність у попередні роки справді не мала ізоляції та стабільності, але з оновленням технологій досліджень і розробок неізоляція зараз дуже зріла та стає стабільнішою. Говорячи про безпеку, фактично, неізоляційне живлення також є дуже безпечним. Поки структура трохи змінена, вона все ще безпечна для людського організму. З тієї ж причини неізоляційне живлення також може проходити багато стандартів безпеки, наприклад: Ultuvsaace.
Фактично, основною причиною пошкодження неізоляційного джерела живлення є стрибок напруги на обох кінцях лінії змінного струму. Можна також сказати, що хвиля блискавки є сплеском. Ця напруга є миттєвою високою напругою на обох кінцях лінії змінного струму, іноді до трьох тисяч вольт. Але часу дуже мало, а енергії надзвичайно сильно. Це станеться, коли буде грім, або на тій же мережі змінного струму, коли відключатиметься велике навантаження, тому що буде виникати і струм інерції. Ізоляційна схема BUCK миттєво передасть сигнал на вихід, пошкодить кільце визначення постійного струму або ще більше пошкодить мікросхему, що призведе до проходження напруги 300 В і спалення всієї лампи. Для ізоляційного антиагресивного джерела живлення MOS буде пошкоджено. Явище полягає в тому, що накопичувач, мікросхема та МОП-трубки перегоріли. Тепер джерело живлення, кероване світлодіодами, погане під час використання, і більше ніж у 80% випадків це два схожі явища. Крім того, малий імпульсний блок живлення, навіть якщо це адаптер живлення, часто пошкоджується цим явищем, яке спричинене хвильовою напругою, а в джерелі живлення світлодіодів це ще частіше. Це пояснюється тим, що навантажувальні характеристики світлодіода особливо бояться хвиль. Напруга.
Відповідно до загальної теорії, чим менше компонентів в електронній схемі, тим вище надійність, і чим нижче, тим більше надійність друкованої плати компонента. Фактично, неізоляційні схеми менше, ніж ізоляційні. Чому надійність схеми ізоляції висока? Насправді це не надійність, але неізоляційна схема надто чутлива до стрибків напруги, поганої гальмівної здатності та ізоляції, оскільки енергія спочатку надходить у трансформатор, а потім транспортує її до світлодіодного навантаження від трансформатора. Понижувальна схема є частиною джерела вхідного живлення безпосередньо до світлодіодного навантаження. Таким чином, перший має сильний шанс пошкодження сплеску при придушенні та загасанні, тому він невеликий. Насправді проблема неізоляції в основному пов'язана з проблемою перенапруги. Наразі ця проблема полягає в тому, що лише світлодіодні лампи можна побачити з ймовірності, що їх можна побачити з ймовірності. Тому багато людей не запропонували хороший метод профілактики. Багато людей не знають, що таке напруга хвилі. Світлодіодні лампи розбиті, а причину знайти не вдається. Зрештою, лише одне речення. Що це джерело живлення нестабільне і це буде вирішено. Де знаходиться конкретна нестабільність, він не знає.
Неізоляційне джерело живлення - це ефективність, а по-друге, вартість є більш вигідною.
Неізоляційна потужність підходить для випадків: Перш за все, це внутрішні світильники. Це електричне середовище в приміщенні краще, а вплив хвиль незначний. По-друге, причиною використання є невелика напруга і малий струм. Неізоляція не має сенсу для струмів низької напруги, оскільки ефективність низької напруги та великих струмів не вища, ніж ізоляція, а вартість менша, ніж багато. По-третє, неізольоване джерело живлення використовується у відносно стабільному середовищі. Звичайно, якщо є спосіб вирішити проблему придушення стрибків напруги, діапазон застосування неізоляційного живлення буде значно розширений!
Через проблему хвиль не слід недооцінювати ступінь пошкодження. Як правило, вид відремонтованого повернення, пошкодження страхування, мікросхеми та MOS спочатку слід думати про проблему хвиль. Щоб зменшити рівень пошкодження, необхідно враховувати фактори стрибків напруги під час проектування або виключити користувачів під час використання та намагатися уникнути стрибків напруги. (Наприклад, кімнатні лампи, вимкніть їх на час, коли ви сваритеся)
Таким чином, використання ізоляції та неізоляції часто пов’язане з проблемою хвильового сплеску, а проблема хвиль і електричного середовища тісно пов’язана. Таким чином, багато разів використання ізольованого та неізоляційного джерел живлення не може бути припинено одне за іншим. Витрати дуже вигідні, тому в якості джерела живлення світлодіодного приводу необхідно вибирати безізоляційний або ізоляційний.
5. Підведення підсумків
У цій статті описано відмінності між ізоляційною та неізоляційною потужністю, а також їхні відповідні переваги та недоліки, випадки адаптації та вибір вибору потужності ізоляції. Я сподіваюся, що інженери зможуть використовувати це як еталон у дизайні продукту. А після того, як продукт виходить з ладу, швидко позиціонуйте проблему.
Час публікації: 08 липня 2023 р
