«Una auxiliar de vol de 23 anys de China Southern Airlines va ser electrocutada mentre parlava pel seu iPhone5 mentre es carregava», la notícia ha atret una àmplia atenció en línia. Els carregadors poden posar en perill vides? Els experts analitzen les fuites del transformador dins del carregador del telèfon mòbil, les fuites de corrent altern de 220 V CA fins a l'extrem de CC i a través de la línia de dades fins a la carcassa metàl·lica del telèfon mòbil, i finalment provoquen electrocució, la qual cosa pot provocar una tragèdia irreversible.
Aleshores, per què la sortida del carregador del telèfon mòbil ve amb 220V CA? A què hem de parar atenció en la selecció d'una font d'alimentació aïllada? Com distingir entre fonts d'alimentació aïllades i no aïllades? L'opinió comuna a la indústria és:
1. Font d'alimentació aïlladaNo hi ha cap connexió elèctrica directa entre el bucle d'entrada i el bucle de sortida de la font d'alimentació, i l'entrada i la sortida es troben en un estat aïllat d'alta resistència sense bucle de corrent, tal com es mostra a la Figura 1:
2, font d'alimentació no aïllada:Hi ha un bucle de corrent continu entre l'entrada i la sortida, per exemple, l'entrada i la sortida són comunes. Es prenen com a exemples un circuit flyback aïllat i un circuit BUCK no aïllat, tal com es mostra a la Figura 2. Figura 1 Font d'alimentació aïllada amb transformador
1. Els avantatges i els desavantatges de la font d'alimentació aïllada i la font d'alimentació no aïllada
Segons els conceptes anteriors, per a la topologia de font d'alimentació comuna, la font d'alimentació no aïllada inclou principalment Buck, Boost, buck-boost, etc. La font d'alimentació d'aïllament té principalment una varietat de topologies flyback, forward, half-bridge, LLC i altres amb transformadors d'aïllament.
Combinant-les amb fonts d'alimentació aïllades i no aïllades d'ús comú, podem obtenir intuïtivament alguns dels seus avantatges i desavantatges, els avantatges i desavantatges de les dues són gairebé oposats.
Per utilitzar fonts d'alimentació aïllades o no aïllades, cal entendre com el projecte real necessita fonts d'alimentació, però abans d'això, podeu entendre les principals diferències entre fonts d'alimentació aïllades i no aïllades:
① El mòdul d'aïllament té una alta fiabilitat, però un cost elevat i una baixa eficiència.
2.L'estructura del mòdul no aïllat és molt senzilla, de baix cost, alta eficiència i baix rendiment de seguretat.
Per tant, en les següents ocasions, es recomana utilitzar una font d'alimentació aïllada:
① En cas de possibles descàrregues elèctriques, com ara la connexió d'electricitat de la xarxa a CC de baixa tensió, cal utilitzar una font d'alimentació de CA-CC aïllada;
② El bus de comunicació sèrie transmet dades a través de xarxes físiques com ara RS-232, RS-485 i la xarxa d'àrea local del controlador (CAN). Cadascun d'aquests sistemes interconnectats està equipat amb la seva pròpia font d'alimentació, i la distància entre els sistemes sovint és molt gran. Per tant, normalment cal aïllar la font d'alimentació per a l'aïllament elèctric per garantir la seguretat física del sistema. En aïllar i tallar el bucle de connexió a terra, el sistema està protegit de l'impacte transitori d'alta tensió i es redueix la distorsió del senyal.
③ Per a ports d'E/S externs, per garantir el funcionament fiable del sistema, es recomana aïllar l'alimentació dels ports d'E/S.
La taula resumida es mostra a la Taula 1, i els avantatges i els desavantatges de les dues són gairebé oposats.
Taula 1 Avantatges i desavantatges de les fonts d'alimentació aïllades i no aïllades
2, L'elecció d'alimentació aïllada i alimentació no aïllada
En comprendre els avantatges i els desavantatges de les fonts d'alimentació aïllades i no aïllades, cadascuna té els seus propis avantatges i hem pogut prendre decisions precises sobre algunes opcions comunes de fonts d'alimentació integrades:
① La font d'alimentació del sistema s'utilitza generalment per millorar el rendiment antiinterferències i garantir la fiabilitat.
② Font d'alimentació del circuit integrat o d'una part del circuit a la placa de circuit, començant per una relació qualitat-preu i volum, utilitzant preferentment esquemes no aïllats.
③ Per requisits de seguretat, si necessiteu connectar la xarxa elèctrica municipal de CA i CC o la font d'alimentació per a ús mèdic, per garantir la seguretat de la persona, heu d'utilitzar la font d'alimentació. En algunes ocasions, heu d'utilitzar la font d'alimentació per reforçar l'aïllament.
④ Per a l'alimentació de la comunicació industrial remota, per tal de reduir eficaçment els efectes de les diferències geogràfiques i la interferència d'acoblament de cables, generalment s'utilitza una font d'alimentació separada per alimentar cada node de comunicació individualment.
⑤ Per a l'ús de la font d'alimentació de la bateria, s'utilitza una font d'alimentació no aïllada per a una durada estricta de la bateria.
En comprendre els avantatges i els desavantatges de l'alimentació aïllada i no aïllada, tenen els seus propis avantatges. Per a alguns dissenys de fonts d'alimentació integrades d'ús comú, podem resumir les ocasions de la seva elecció.
1.Ifont d'alimentació solar
Per millorar el rendiment antiinterferències i garantir la fiabilitat, generalment s'utilitza l'aïllament.
Per requisits de seguretat, si necessiteu connectar-vos a la font d'alimentació AC-DC de la companyia elèctrica municipal, o a la font d'alimentació per a ús mèdic i electrodomèstics blancs, per garantir la seguretat de la persona, heu d'utilitzar una font d'alimentació com ara la MPS MP020, per a la font d'alimentació AC-DC original, adequada per a aplicacions d'1 a 10 W;
Per a l'alimentació de comunicacions industrials remotes, per tal de reduir eficaçment els efectes de les diferències geogràfiques i la interferència d'acoblament de cables, generalment s'utilitza una font d'alimentació separada per alimentar cada node de comunicació per separat.
2. Font d'alimentació no aïllada
El circuit integrat o algun circuit de la placa de circuit s'alimenta segons la relació preu i el volum, i es prefereix la solució sense aïllament; com ara la sèrie MPS MP150/157/MP174 de voltatge AC-DC sense aïllament reductor, adequada per a 1 ~ 5 W;
En el cas de tensions de funcionament inferiors a 36 V, s'utilitza una bateria per subministrar energia, i hi ha requisits estrictes de resistència, i es prefereix una font d'alimentació no aïllada, com ara la MP2451/MPQ2451 de MPS.
Els avantatges i els desavantatges de l'alimentació aïllada i la font d'alimentació no aïllada
En comprendre els avantatges i els desavantatges de les fonts d'alimentació aïllades i no aïllades, es veuen els seus propis avantatges. Per a algunes opcions de fonts d'alimentació integrades més utilitzades, podem seguir les condicions de judici següents:
Per requisits de seguretat, si necessiteu connectar-vos a la xarxa elèctrica municipal de CA-CC o a la font d'alimentació per a ús mèdic, per garantir la seguretat de la persona, heu d'utilitzar la font d'alimentació i, en algunes ocasions, cal aprofitar-la per millorar l'aïllament de la font d'alimentació.
Generalment, els requisits per a la tensió d'aïllament de l'alimentació del mòdul no són gaire alts, però una tensió d'aïllament més alta pot garantir que la font d'alimentació del mòdul tingui un corrent de fuita més petit, una major seguretat i fiabilitat, i unes característiques EMC millors. Per tant, el nivell de tensió d'aïllament general és superior a 1500 V CC.
3, precaucions per a la selecció del mòdul d'alimentació d'aïllament
La resistència d'aïllament de la font d'alimentació també s'anomena resistència antielectricitat a la norma nacional GB-4943. Aquesta norma GB-4943 és la norma de seguretat dels equips d'informació que sovint anomenem, per evitar que les persones siguin afectades físicament i elèctricament segons les normes nacionals, incloent-hi evitar que els humans puguin patir danys per descàrrega elèctrica, danys físics i explosions. Com es mostra a continuació, es mostra el diagrama estructural de la font d'alimentació d'aïllament.
Diagrama de l'estructura de potència d'aïllament
Com a indicador important de la potència del mòdul, l'estàndard també estipula el mètode de prova d'aïllament i resistència a la pressió. Generalment, la prova de connexió d'igual potencial s'utilitza generalment durant les proves simples. El diagrama esquemàtic de connexió és el següent:
Diagrama significatiu de la resistència d'aïllament
Mètodes de prova:
Establiu el voltatge de la resistència de voltatge al valor de resistència de voltatge especificat, el corrent es defineix com el valor de fuita especificat i el temps es defineix al valor de temps de prova especificat;
Els mesuradors de pressió de funcionament comencen a fer proves i comencen a prémer. Durant el temps de prova prescrit, el mòdul no ha de tenir patrons ni arcs elèctrics.
Tingueu en compte que el mòdul de potència de soldadura s'ha de seleccionar en el moment de la prova per evitar soldadures repetides i danys al mòdul de potència.
A més, presteu atenció a:
1. Presteu atenció a si és AC-DC o DC-DC.
2. L'aïllament del mòdul d'alimentació d'aïllament. Per exemple, si els 1000 V CC compleixen els requisits d'aïllament.
3. Si el mòdul d'alimentació d'aïllament té una prova de fiabilitat completa. El mòdul d'alimentació s'ha de realitzar mitjançant proves de rendiment, proves de tolerància, condicions transitòries, proves de fiabilitat, proves de compatibilitat electromagnètica EMC, proves d'alta i baixa temperatura, proves extremes, proves de vida útil, proves de seguretat, etc.
4. Si la línia de producció del mòdul de potència aïllat està estandarditzada. La línia de producció del mòdul de potència ha de superar diverses certificacions internacionals com ara ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, etc., tal com es mostra a la Figura 3 següent.
Figura 3 Certificació ISO
5. Si el mòdul d'alimentació d'aïllament s'aplica a entorns durs com la indústria i l'automòbil. El mòdul d'alimentació no només s'aplica a entorns industrials durs, sinó també al sistema de gestió BMS de vehicles de nova energia.
4,TLa percepció del poder d'aïllament i del poder de no aïllament
En primer lloc, s'explica un malentès: molta gent pensa que l'alimentació no aïllada no és tan bona com l'alimentació aïllada, perquè la font d'alimentació aïllada és cara, per la qual cosa ha de ser cara.
Per què és millor utilitzar el poder d'aïllament que el no aïllament, segons la impressió de tothom ara? De fet, aquesta idea és mantenir-se en la idea de fa uns anys. Com que l'estabilitat del no aïllament en anys anteriors no tenia aïllament ni estabilitat, però amb l'actualització de la tecnologia d'R+D, el no aïllament ara és molt madur i s'està tornant més estable. Parlant de seguretat, de fet, el poder de no aïllament també és molt segur. Sempre que l'estructura es modifiqui lleugerament, continua sent segur per al cos humà. Per la mateixa raó, el poder de no aïllament també pot superar molts estàndards de seguretat, com ara: Ultuvsaace.
De fet, la causa principal del dany a la font d'alimentació no aïllada és causada per la sobretensió als dos extrems de la línia de CA. També es pot dir que l'ona del llamp és una sobretensió. Aquesta tensió és una tensió alta instantània als dos extrems de la línia de CA, de vegades fins a tres mil volts. Però el temps és molt curt i l'energia és extremadament forta. Passarà quan hi hagi trons, o a la mateixa línia de CA, quan es desconnecti una gran càrrega, perquè també es produirà la inèrcia del corrent. El circuit BUCK d'aïllament es transmetrà instantàniament a la sortida, danyant l'anell de detecció de corrent constant o danyant encara més el xip, fent que passin 300 V i es cremi tota la làmpada. Per a la font d'alimentació antiagressiva aïllada, el MOS es farà malbé. El fenomen és que l'emmagatzematge, el xip i les vàlvules MOS es cremen. Ara la font d'alimentació impulsada per LED funciona malament durant l'ús, i més del 80% són aquests dos fenòmens similars. A més, les petites fonts d'alimentació de commutació, fins i tot si són adaptadors de corrent, sovint es veuen danyades per aquest fenomen, que és causat per la tensió d'ona, i en les fonts d'alimentació dels LED, és encara més comú. Això es deu al fet que les característiques de càrrega del LED tenen una por particular a les ones. La tensió.
Segons la teoria general, com menys components hi hagi al circuit electrònic, més alta serà la fiabilitat i com més baixa serà la fiabilitat de la placa de circuit, més components. De fet, els circuits sense aïllament són menys fiables que els circuits amb aïllament. Per què és alta la fiabilitat del circuit d'aïllament? De fet, no és fiable, però el circuit sense aïllament és massa sensible a les sobretensions, té una baixa capacitat d'inhibició i al circuit d'aïllament, perquè l'energia entra primer al transformador i després la transporta des del transformador a la càrrega del LED. El circuit buck forma part de l'alimentació d'entrada directament a la càrrega del LED. Per tant, el primer té una forta probabilitat de danys a la supressió i l'atenuació de les sobretensions, de manera que és petita. De fet, el problema de la manca d'aïllament es deu principalment al problema de les sobretensions. Actualment, aquest problema és que només es poden veure les làmpades LED per probabilitat. Per tant, molta gent no ha proposat un bon mètode de prevenció. Més gent no sap què és el voltatge d'ona, molta gent. Les làmpades LED estan trencades i no es pot trobar la raó. Al final, només hi ha una frase. Què és inestable en aquesta font d'alimentació i es resoldrà. On és la inestable específica, ell no ho sap.
La font d'alimentació no aïllada és eficient, i la segona és que el cost és més avantatjós.
L'alimentació no aïllada és adequada per a ocasions: en primer lloc, són les làmpades interiors. Aquest entorn elèctric interior és millor i la influència de les ones és petita. en segon lloc, l'ocasió d'ús és un voltatge petit i un corrent petit. El no aïllament no és significatiu per a corrents de baix voltatge, perquè l'eficiència del baix voltatge i els corrents grans no és superior a l'aïllament, i el cost és molt inferior. en tercer lloc, la font d'alimentació no aïllada s'utilitza en un entorn relativament estable. Per descomptat, si hi ha una manera de resoldre el problema de suprimir les sobretensions, el rang d'aplicació de l'alimentació no aïllada s'ampliarà considerablement!
A causa del problema de les ones, no s'ha de subestimar la taxa de danys. En general, el tipus de retorn reparat, l'assegurança de danys, el xip i els MOS han de tenir en compte en primer lloc el problema de les ones. Per reduir la taxa de danys, cal tenir en compte els factors de sobretensió a l'hora de dissenyar, o bé deixar de fer servir els usuaris quan s'utilitzen i intentar evitar les sobretensions. (Com ara les làmpades d'interior, apagueu-les de moment quan estigueu en funcionament)
En resum, l'ús de l'aïllament i el no aïllament sovint es deu al problema de la pujada de les onades, i el problema de les onades i l'entorn elèctric estan estretament relacionats. Per tant, moltes vegades l'ús de fonts d'alimentació aïllades i no aïllades no es poden reduir individualment. Els costos són molt avantatjosos, per la qual cosa cal triar no aïllament o aïllament com a font d'alimentació per a LED.
5. Resum
Aquest article presenta les diferències entre l'alimentació aïllada i la no aïllada, així com els seus respectius avantatges i desavantatges, les ocasions d'adaptació i la selecció de l'alimentació aïllada. Espero que els enginyers puguin utilitzar això com a referència en el disseny de productes. I després que el producte falli, posicionin ràpidament el problema.
Data de publicació: 08 de juliol de 2023
