"Unha auxiliar de voo de 23 anos de China Southern Airlines foi electrocutada mentres falaba polo seu iPhone5 mentres se cargaba", a noticia atraeu ampla atención en internet. Poden os cargadores poñer en perigo vidas? Os expertos analizan as fugas do transformador dentro do cargador do teléfono móbil, as fugas de corrente alterna de 220 V CA no extremo de CC e a través da liña de datos ata a carcasa metálica do teléfono móbil, que finalmente provocan a electrocución, a aparición dunha traxedia irreversible.
Entón, por que a saída do cargador do teléfono móbil vén con 220 V CA? A que debemos prestar atención ao seleccionar unha fonte de alimentación illada? Como distinguir entre fontes de alimentación illadas e non illadas? A opinión común na industria é:
1. Fonte de alimentación illadaNon hai conexión eléctrica directa entre o bucle de entrada e o bucle de saída da fonte de alimentación, e a entrada e a saída están nun estado illado de alta resistencia sen bucle de corrente, como se mostra na Figura 1:
2, fonte de alimentación non illada:Existe un bucle de corrente continua entre a entrada e a saída; por exemplo, a entrada e a saída son comúns. Tómanse como exemplos un circuíto flyback illado e un circuíto BUCK non illado, como se mostra na Figura 2. Figura 1 Fonte de alimentación illada con transformador
1. Vantaxes e desvantaxes da fonte de alimentación illada e da fonte de alimentación non illada
Segundo os conceptos anteriores, para a topoloxía de fonte de alimentación común, a fonte de alimentación non illada inclúe principalmente Buck, Boost, buck-boost, etc. A fonte de alimentación de illamento ten principalmente unha variedade de topoloxías flyback, forward, half-bridge, LLC e outras con transformadores de illamento.
Combinadas con fontes de alimentación illadas e non illadas de uso común, podemos obter intuitivamente algunhas das súas vantaxes e desvantaxes, as vantaxes e desvantaxes das dúas son case opostas.
Para usar fontes de alimentación illadas ou non illadas, é necesario comprender como o proxecto real necesita fontes de alimentación, pero antes diso, podes comprender as principais diferenzas entre as fontes de alimentación illadas e as non illadas:
① O módulo de illamento ten unha alta fiabilidade, pero un custo elevado e unha baixa eficiencia.
2.A estrutura do módulo non illado é moi simple, de baixo custo, alta eficiencia e baixo rendemento de seguridade.
Polo tanto, nas seguintes ocasións, recoméndase usar unha fonte de alimentación illada:
① En caso de posibles descargas eléctricas, como a extracción de electricidade da rede a unha corrente continua de baixa tensión, é necesario utilizar unha fonte de alimentación CA-CC illada;
② O bus de comunicación serie transmite datos a través de redes físicas como RS-232, RS-485 e rede de área local do controlador (CAN). Cada un destes sistemas interconectados está equipado coa súa propia fonte de alimentación, e a distancia entre os sistemas adoita ser moi grande. Polo tanto, normalmente necesitamos illar a fonte de alimentación para o illamento eléctrico para garantir a seguridade física do sistema. Ao illar e cortar o bucle de conexión a terra, o sistema está protexido do impacto de alta tensión transitoria e a distorsión do sinal redúcese.
③ Para os portos de E/S externos, para garantir o funcionamento fiable do sistema, recoméndase illar a fonte de alimentación dos portos de E/S.
A táboa resumida móstrase na Táboa 1, e as vantaxes e desvantaxes de ambas son case opostas.
Táboa 1 Vantaxes e desvantaxes das fontes de alimentación illadas e non illadas
2, A elección de enerxía illada e enerxía non illada
Ao comprender as vantaxes e desvantaxes das fontes de alimentación illadas e non illadas, cada unha ten as súas propias vantaxes e puidemos tomar decisións precisas sobre algunhas opcións comúns de fontes de alimentación integradas:
① A fonte de alimentación do sistema úsase xeralmente para mellorar o rendemento antiinterferencias e garantir a fiabilidade.
② Fonte de alimentación do CI ou parte do circuíto na placa de circuíto, comezando por ser rendible e con volume, uso preferente de esquemas sen illamento.
③ Por requisitos de seguridade, se precisa conectar a CA-CC da rede eléctrica municipal ou a fonte de alimentación para uso médico, para garantir a seguridade da persoa, debe usar a fonte de alimentación. Nalgúns casos, debe usar a fonte de alimentación para reforzar o illamento.
④ Para a subministración de enerxía da comunicación industrial remota, para reducir eficazmente os efectos das diferenzas xeográficas e a interferencia de acoplamento de cables, xeralmente úsase unha fonte de alimentación separada para alimentar cada nodo de comunicación individualmente.
⑤ Para o uso da fonte de alimentación da batería, utilízase unha fonte de alimentación non illada para unha duración estrita da batería.
Ao comprender as vantaxes e desvantaxes da alimentación illada e non illada, estas teñen as súas propias vantaxes. Para algúns deseños de fontes de alimentación integradas de uso común, podemos resumir as ocasións da súa elección.
1.Ifonte de alimentación solar
Para mellorar o rendemento antiinterferencias e garantir a fiabilidade, xeralmente úsase o illamento.
Para os requisitos de seguridade, se precisa conectar á CA-CC da rede eléctrica municipal ou á fonte de alimentación para uso médico e electrodomésticos brancos, para garantir a seguridade da persoa, debe usar unha fonte de alimentación como a MPS MP020, para a retroalimentación CA-CC orixinal, axeitada para aplicacións de 1 ~ 10 W;
Para a subministración de enerxía de comunicacións industriais remotas, para reducir eficazmente os efectos das diferenzas xeográficas e as interferencias de acoplamento de cables, xeralmente úsase unha fonte de alimentación separada para alimentar cada nodo de comunicación un só.
2. Fonte de alimentación sen illamento
O CI ou algún circuíto da placa de circuíto aliméntase pola relación prezo e volume, e prefírese a solución sen illamento; como a serie MPS MP150/157/MP174 de CA-CC sen illamento reductor, axeitada para 1 ~ 5 W;
No caso dunha tensión de funcionamento inferior a 36 V, utilízase a batería para subministrar enerxía, e existen requisitos estritos de resistencia, polo que se prefire unha fonte de alimentación sen illamento, como a MP2451/MPQ2451 de MPS.
Vantaxes e desvantaxes da fonte de alimentación illada e non illada
Ao comprender as vantaxes e desvantaxes das fontes de alimentación illadas e non illadas, estas teñen as súas propias vantaxes. Para algunhas opcións de fontes de alimentación integradas de uso común, podemos seguir as seguintes condicións de xuízo:
Por requisitos de seguridade, se precisa conectar á CA-CC da electricidade municipal ou á fonte de alimentación para fins médicos, para garantir a seguridade da persoa, debe usar a fonte de alimentación e, nalgúns casos, debe aproveitarse para mellorar o illamento da fonte de alimentación.
En xeral, os requisitos para a tensión de illamento da alimentación do módulo non son moi altos, pero unha tensión de illamento máis alta pode garantir que a fonte de alimentación do módulo teña unha corrente de fuga menor, unha maior seguridade e fiabilidade e unhas características de compatibilidade electromagnética (EMC) mellores. Polo tanto, o nivel xeral de tensión de illamento é superior a 1500 V CC.
3, precaucións para a selección do módulo de alimentación de illamento
A resistencia de illamento da fonte de alimentación tamén se denomina resistencia antielectricidade na norma nacional GB-4943. Esta norma GB-4943 son os estándares de seguridade dos equipos de información que adoitamos chamar, para evitar que as persoas sexan físicas e eléctricas estándares nacionais, incluíndo evitar que as persoas poidan sufrir danos por descargas eléctricas, danos físicos e explosións. Como se mostra a continuación, o diagrama da estrutura da fonte de alimentación de illamento.
Diagrama da estrutura de enerxía de illamento
Como indicador importante da potencia do módulo, o estándar de illamento e o método de proba de resistencia á presión tamén se estipula na norma. En xeral, a proba de conexión de igual potencial úsase xeralmente durante as probas sinxelas. O diagrama esquemático de conexión é o seguinte:
Diagrama significativo da resistencia de illamento
Métodos de proba:
Axuste a tensión da resistencia de tensión ao valor de resistencia de tensión especificado, a corrente establécese como o valor de fuga especificado e o tempo establécese no valor de tempo de proba especificado;
Os medidores de presión de funcionamento comezan a proba e comezan a premer. Durante o tempo de proba prescrito, o módulo debe estar sen patrón e libre de arcos eléctricos.
Teña en conta que o módulo de potencia de soldadura debe seleccionarse no momento da proba para evitar soldaduras repetidas e danar o módulo de potencia.
Ademais, preste atención a:
1. Preste atención a se é CA-CC ou CC-CC.
2. O illamento do módulo de alimentación de illamento. Por exemplo, se os 1000 V CC cumpren os requisitos de illamento.
3. Se o módulo de alimentación de illamento ten unha proba de fiabilidade completa. O módulo de alimentación debe realizarse mediante probas de rendemento, probas de tolerancia, condicións transitorias, probas de fiabilidade, probas de compatibilidade electromagnética EMC, probas de alta e baixa temperatura, probas extremas, probas de vida útil, probas de seguridade, etc.
4. Se a liña de produción do módulo de alimentación illado está estandarizada. A liña de produción do módulo de alimentación debe superar unha serie de certificacións internacionais como ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, etc., como se mostra na Figura 3 a continuación.
Figura 3 Certificación ISO
5. Se o módulo de alimentación de illamento se aplica a ambientes hostiles como a industria e os automóbiles. O módulo de alimentación non só se aplica a ambientes industriais hostiles, senón tamén no sistema de xestión BMS de vehículos de novas enerxías.
4,TA percepción do poder de illamento e do poder de non illamento
En primeiro lugar, explícase un malentendido: moita xente pensa que a alimentación non illada non é tan boa como a alimentación illada, porque a fonte de alimentación illada é cara, polo que debe ser cara.
Por que é mellor usar a enerxía de illamento que a non illamento, segundo a impresión de todos agora? De feito, esta idea é manterse na idea de hai uns anos. Porque a estabilidade non illada dos anos anteriores non tiña illamento nin estabilidade, pero coa actualización da tecnoloxía de I+D, o non illamento agora está moi maduro e está a volverse máis estable. Falando de seguridade, de feito, a enerxía non illada tamén é moi segura. Sempre que a estrutura se modifique lixeiramente, segue sendo segura para o corpo humano. Pola mesma razón, a enerxía non illada tamén pode superar moitos estándares de seguridade, como: Ultuvsaace.
De feito, a causa principal dos danos na fonte de alimentación non illada é a sobretensión en ambos os extremos da liña de CA. Tamén se pode dicir que a onda do raio é unha sobretensión. Esta tensión é unha alta tensión instantánea en ambos os extremos da liña de CA, ás veces de ata tres mil voltios. Pero o tempo é moi curto e a enerxía é extremadamente forte. Isto ocorrerá cando haxa tronos ou na mesma liña de CA, cando se desconecte unha carga grande, porque tamén se producirá a inercia da corrente. O circuíto BUCK de illamento transmitirase instantaneamente á saída, danando o anel de detección de corrente constante ou danando aínda máis o chip, facendo que pasen 300 V e queime toda a lámpada. No caso da fonte de alimentación antiagresiva de illamento, o MOS danarase. O fenómeno é que o almacenamento, o chip e os tubos MOS están queimados. Agora a fonte de alimentación impulsada por LED está defectuosa durante o uso e máis do 80 % son estes dous fenómenos similares. Ademais, as pequenas fontes de alimentación conmutadas, mesmo se son adaptadores de corrente, adoitan sufrir danos por este fenómeno, que está causado pola tensión de onda, e nas fontes de alimentación dos LED, isto é aínda máis común. Isto débese a que as características de carga do LED son especialmente sensibles ás ondas de tensión.
Segundo a teoría xeral, cantos menos compoñentes haxa nun circuíto electrónico, maior será a fiabilidade e menor será a fiabilidade da placa de circuíto dos compoñentes. De feito, os circuítos sen illamento son menores que os circuítos con illamento. Por que é alta a fiabilidade do circuíto de illamento? De feito, non é fiabilidade, pero o circuíto sen illamento é demasiado sensible ás sobretensións, ten unha capacidade inhibitoria deficiente e ao circuíto de illamento, porque a enerxía entra primeiro no transformador e logo transpórtaa á carga LED desde o transformador. O circuíto reductor forma parte da fonte de alimentación de entrada directamente á carga LED. Polo tanto, o primeiro ten unha forte probabilidade de danos na supresión e atenuación das sobretensións, polo que é pequena. De feito, o problema da falta de illamento débese principalmente ao problema das sobretensións. Na actualidade, este problema é que só se poden ver as lámpadas LED pola probabilidade de que se poidan ver pola probabilidade. Polo tanto, moita xente non propuxo un bo método de prevención. Moita xente non sabe o que é a tensión de onda, moita xente. As lámpadas LED están rotas e non se pode atopar a razón. Ao final, só hai unha frase. Cal é esta fonte de alimentación inestable e resolverase. Onde está a inestable específica, el non o sabe.
A fonte de alimentación sen illamento é eficiente e, en segundo lugar, o custo é máis vantaxoso.
A fonte de alimentación sen illamento é axeitada para ocasións: en primeiro lugar, son as lámpadas de interior. Este ambiente eléctrico interior é mellor e a influencia das ondas é pequena. en segundo lugar, a ocasión de uso é unha pequena tensión e corrente pequena. O non illamento non é significativo para correntes de baixa tensión, porque a eficiencia da baixa tensión e as correntes grandes non é maior que a do illamento, e o custo é moito menor. en terceiro lugar, a fonte de alimentación sen illamento úsase nun ambiente relativamente estable. Por suposto, se hai unha forma de resolver o problema de suprimir as sobretensións, o rango de aplicación da fonte de alimentación sen illamento ampliarase moito!
Debido ao problema das ondas, non se debe subestimar a taxa de danos. En xeral, o tipo de retorno reparado, o seguro de danos, o chip e os MOS deben ter en conta primeiro o problema das ondas. Para reducir a taxa de danos, é necesario ter en conta os factores de sobretensión ao deseñar ou deixar de usar os usuarios cando estean en uso e tentar evitar as sobretensións. (Como as lámpadas de interior, apágaas por un tempo cando esteas a loitar)
En resumo, o uso do illamento e o non illamento adoita deberse ao problema da ondada, e o problema das ondas e o ambiente eléctrico están estreitamente relacionados. Polo tanto, moitas veces o uso de enerxía illada e a fonte de alimentación non illada non se poden reducir individualmente. Os custos son moi vantaxosos, polo que é necesario elixir non illado ou illado como fonte de alimentación para unidade LED.
5. Resumo
Este artigo presenta as diferenzas entre a alimentación illada e a non illada, así como as súas respectivas vantaxes e desvantaxes, as ocasións de adaptación e a selección da alimentación illada. Espero que os enxeñeiros poidan usar isto como referencia no deseño de produtos. E, despois de que o produto falle, posicionen rapidamente o problema.
Data de publicación: 08-07-2023
