“Uma comissária de bordo de 23 anos da China Southern Airlines foi eletrocutada enquanto falava em seu iPhone5 enquanto carregava”, a notícia atraiu grande atenção online.Os carregadores podem colocar vidas em perigo?Especialistas analisam o vazamento do transformador dentro do carregador do celular, o vazamento de corrente alternada de 220 VCA para a extremidade CC e através da linha de dados para o invólucro metálico do telefone celular e, eventualmente, leva à eletrocussão, a ocorrência de uma tragédia irreversível.
Então, por que a saída do carregador do celular vem com 220V AC?O que devemos prestar atenção na seleção da fonte de alimentação isolada?Como distinguir entre fontes de alimentação isoladas e não isoladas?A visão comum na indústria é:
1. Fonte de alimentação isolada: Não há conexão elétrica direta entre o circuito de entrada e o circuito de saída da fonte de alimentação, e a entrada e a saída estão em um estado isolado de alta resistência sem um circuito de corrente, conforme mostrado na Figura 1:
2, fonte de alimentação não isolada:existe um loop de corrente contínua entre a entrada e a saída, por exemplo, a entrada e a saída são comuns.Um circuito flyback isolado e um circuito BUCK não isolado são tomados como exemplos, conforme mostrado na Figura 2.Figura 1 Fonte de alimentação isolada com transformador
1.As vantagens e desvantagens da fonte de alimentação isolada e da fonte de alimentação não isolada
De acordo com os conceitos acima, para a topologia de fonte de alimentação comum, a fonte de alimentação não isolada inclui principalmente Buck, Boost, buck-boost, etc. A fonte de alimentação de isolamento tem principalmente uma variedade de flyback, forward, half-bridge, LLC e outras topologias com transformadores de isolamento.
Combinado com fontes de alimentação isoladas e não isoladas comumente usadas, podemos obter intuitivamente algumas de suas vantagens e desvantagens, as vantagens e desvantagens das duas são quase opostas.
Para utilizar fontes de alimentação isoladas ou não isoladas, é necessário entender como o projeto real necessita de fontes de alimentação, mas antes disso, você pode entender as principais diferenças entre fontes de alimentação isoladas e não isoladas:
① O módulo de isolamento possui alta confiabilidade, mas alto custo e baixa eficiência.
②A estrutura do módulo não isolado é muito simples, de baixo custo, alta eficiência e baixo desempenho de segurança.
Portanto, nas seguintes ocasiões, recomenda-se a utilização de fonte de alimentação isolada:
① Envolvendo possíveis ocasiões de choque elétrico, como levar eletricidade da rede para ocasiões CC de baixa tensão, é necessário usar fonte de alimentação CA-CC isolada;
② O barramento de comunicação serial transmite dados através de redes físicas como RS-232, RS-485 e rede local do controlador (CAN).Cada um destes sistemas interligados está equipado com a sua própria fonte de alimentação e a distância entre os sistemas é muitas vezes grande.Portanto, geralmente precisamos isolar a fonte de alimentação para isolamento elétrico para garantir a segurança física do sistema.Ao isolar e cortar o circuito de aterramento, o sistema fica protegido contra o impacto transitório de alta tensão e a distorção do sinal é reduzida.
③ Para portas de E/S externas, para garantir a operação confiável do sistema, é recomendado isolar a fonte de alimentação das portas de E/S.
A tabela resumida é mostrada na Tabela 1, e as vantagens e desvantagens das duas são quase opostas.
Tabela 1 Vantagens e desvantagens de fontes de alimentação isoladas e não isoladas
2, A escolha de energia isolada e energia não isolada
Ao compreender as vantagens e desvantagens das fontes de alimentação isoladas e não isoladas, cada uma tem suas próprias vantagens, e conseguimos fazer julgamentos precisos sobre algumas opções comuns de fontes de alimentação incorporadas:
① A fonte de alimentação do sistema é geralmente usada para melhorar o desempenho anti-interferência e garantir confiabilidade.
② Fonte de alimentação do IC ou parte do circuito na placa de circuito, a partir de custo-benefício e volume, uso preferencial de esquemas de não isolamento.
③ Para requisitos de segurança, caso seja necessário conectar o AC-DC da Eletricidade Municipal, ou a fonte de alimentação para uso médico, para garantir a segurança da pessoa, deverá utilizar a fonte de alimentação.Em algumas ocasiões, é necessário utilizar a fonte de alimentação para fortalecer o isolamento.
④ Para o fornecimento de energia de comunicação industrial remota, a fim de reduzir efetivamente os efeitos das diferenças geográficas e da interferência de acoplamento de fios, geralmente é usado um fornecimento de energia separado para alimentar cada nó de comunicação sozinho.
⑤ Para o uso da fonte de alimentação da bateria, a fonte de alimentação sem isolamento é usada para garantir a vida útil da bateria.
Ao compreender as vantagens e desvantagens do poder de isolamento e não isolamento, eles têm suas próprias vantagens.Para alguns projetos de fontes de alimentação embarcadas comumente usados, podemos resumir as ocasiões de sua escolha.
1.Ifonte de alimentação de solação
Para melhorar o desempenho anti-interferência e garantir a confiabilidade, geralmente é usado o isolamento.
Para requisitos de segurança de segurança, caso necessite de ligação à rede AC-DC da Electricidade Municipal, ou à fonte de alimentação para uso médico, e aparelhos brancos, para garantir a segurança da pessoa, deverá utilizar a fonte de alimentação, como o MPS MP020, para o feedback original AC-DC, adequado para aplicações de 1 ~ 10W;
Para o fornecimento de energia de comunicações industriais remotas, a fim de reduzir efetivamente os efeitos das diferenças geográficas e da interferência de acoplamento de fios, geralmente é usado um fornecimento de energia separado para alimentar cada nó de comunicação sozinho.
2. Fonte de alimentação sem isolamento
O IC ou algum circuito na placa de circuito é alimentado pela relação preço e volume, e a solução sem isolamento é preferida;como o AC-DC sem isolamento da série MPS MP150/157/MP174, adequado para 1 ~ 5W;
Para o caso de tensão de trabalho abaixo de 36V, a bateria é usada para fornecer energia, e há requisitos rígidos de resistência, e é preferível fonte de alimentação sem isolamento, como MP2451/MPQ2451 da MPS.
As vantagens e desvantagens da fonte de alimentação com isolamento e da fonte de alimentação sem isolamento
Ao compreender as vantagens e desvantagens da fonte de alimentação com e sem isolamento, eles têm suas próprias vantagens.Para algumas opções de fontes de alimentação incorporadas comumente usadas, podemos seguir as seguintes condições de julgamento:
Por requisitos de segurança, caso seja necessário conectar-se ao AC-DC da Eletricidade Municipal, ou à fonte de alimentação médica, para garantir a segurança da pessoa, deve-se utilizar a fonte de alimentação, e algumas ocasiões devem ser utilizadas para melhorar a fonte de alimentação de isolamento.
Geralmente, os requisitos para a tensão de isolamento de alimentação do módulo não são muito altos, mas uma tensão de isolamento mais alta pode garantir que a fonte de alimentação do módulo tenha uma corrente de fuga menor, maior segurança e confiabilidade e melhores características de EMC.Portanto, o nível geral de tensão de isolamento está acima de 1500 VCC.
3, precauções para a seleção do módulo de potência de isolamento
A resistência de isolamento da fonte de alimentação também é chamada de resistência antieletricidade no padrão nacional GB-4943.Este padrão GB-4943 é o padrão de segurança de equipamentos de informação que costumamos dizer, para evitar que as pessoas sigam os padrões nacionais físicos e elétricos, incluindo evitar a evitação. Os humanos são danificados por choques elétricos, danos físicos e explosões.Conforme mostrado abaixo, o diagrama de estrutura da fonte de alimentação de isolamento.
Diagrama da estrutura de energia de isolamento
Como um indicador importante da potência do módulo, o padrão de isolamento e método de teste resistente à pressão também é estipulado na norma.Geralmente, o teste de conexão de potencial igual é usado durante testes simples.O diagrama esquemático de conexão é o seguinte:
Diagrama significativo de resistência de isolamento
Métodos de teste:
Defina a tensão da resistência de tensão para o valor de resistência de tensão especificado, a corrente é definida como o valor de vazamento especificado e o tempo é definido para o valor de tempo de teste especificado;
Os medidores de pressão operacionais iniciam o teste e começam a pressionar.Durante o tempo de teste prescrito, o módulo deve estar sem padrões e livre de arco elétrico.
Observe que o módulo de potência de soldagem deve ser selecionado no momento do teste para evitar soldagem repetida e danificar o módulo de potência.
Além disso, preste atenção:
1. Preste atenção se é AC-DC ou DC-DC.
2. O isolamento do módulo de potência de isolamento.Por exemplo, se 1000 Vcc atende aos requisitos de isolamento.
3. Se o módulo de potência de isolamento possui um teste de confiabilidade abrangente.O módulo de potência deve ser realizado por testes de desempenho, testes de tolerância, condições transitórias, testes de confiabilidade, testes de compatibilidade eletromagnética EMC, testes de alta e baixa temperatura, testes extremos, testes de vida, testes de segurança, etc.
4. Se a linha de produção do módulo de potência isolado é padronizada.A linha de produção de módulos de potência precisa passar por uma série de certificações internacionais, como ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, etc., conforme mostrado na Figura 3 abaixo.
Figura 3 Certificação ISO
5. Se o módulo de potência de isolamento é aplicado em ambientes agressivos, como indústria e automóveis.O módulo de potência não é aplicado apenas no ambiente industrial hostil, mas também no sistema de gerenciamento BMS de novos veículos de energia.
4,TA percepção do poder de isolamento e do poder de não isolamento
Em primeiro lugar, explica-se um mal-entendido: muitas pessoas pensam que a energia sem isolamento não é tão boa quanto a energia com isolamento, porque a fonte de alimentação isolada é cara, por isso deve ser cara.
Por que é melhor usar o poder de isolamento do que o não isolamento na impressão de todos agora?Na verdade, essa ideia é para ficar na ideia de alguns anos atrás.Porque a estabilidade do não-isolamento nos anos anteriores não tem, de facto, isolamento e estabilidade, mas com a actualização da tecnologia de I&D, o não-isolamento está agora muito maduro e está a tornar-se mais estável.Falando em segurança, na verdade, o poder de não isolamento também é muito seguro.Contanto que a estrutura seja ligeiramente alterada, ainda é seguro para o corpo humano.Pela mesma razão, o poder de não isolamento também pode passar por muitos padrões de segurança, como: Ultuvsaace.
Na verdade, a causa raiz dos danos à fonte de alimentação sem isolamento é causada pelo surto de tensão em ambas as extremidades da linha de alimentação CA.Também pode-se dizer que a onda do relâmpago é uma onda.Esta tensão é uma alta tensão instantânea em ambas as extremidades da linha de tensão CA, às vezes tão alta quanto três mil volts.Mas o tempo é muito curto e a energia é extremamente forte.Isso acontecerá quando houver trovão, ou na mesma linha CA, quando uma grande carga for desconectada, pois também ocorrerá a inércia da corrente.O circuito BUCK de isolamento será transmitido instantaneamente para a saída, danificará o anel de detecção de corrente constante ou danificará ainda mais o chip, fazendo com que 300 V passe e queime toda a lâmpada.Para a fonte de alimentação anti-agressiva de isolamento, o MOS será danificado.O fenômeno é que o armazenamento, o chip e os tubos MOS estão queimados.Agora, a fonte de alimentação acionada por LED é ruim durante o uso e mais de 80% são esses dois fenômenos semelhantes.Além disso, a pequena fonte chaveada, mesmo que seja um adaptador de energia, muitas vezes é danificada por esse fenômeno, que é causado pela tensão das ondas, e na fonte de alimentação LED é ainda mais comum.Isso ocorre porque as características de carga do LED têm particularmente medo de ondas.A voltagem.
De acordo com a teoria geral, quanto menos componentes no circuito eletrônico, maior será a confiabilidade e quanto menor, maior será a confiabilidade da placa de circuito do componente.Na verdade, os circuitos sem isolamento são menores que os circuitos com isolamento.Por que a confiabilidade do circuito de isolamento é alta?Na verdade, não é confiabilidade, mas o circuito sem isolamento é muito sensível a surtos, baixa capacidade inibitória e circuito de isolamento, porque a energia entra primeiro no transformador e depois a transporta para a carga de LED do transformador.O circuito Buck faz parte da fonte de alimentação de entrada diretamente para a carga do LED.Portanto, o primeiro tem grande chance de causar danos ao surto de supressão e atenuação, por isso é pequeno.Na verdade, o problema do não isolamento se deve principalmente ao problema do surto.Actualmente, este problema é que apenas as lâmpadas LED podem ser vistas a partir da probabilidade.Portanto, muitas pessoas não propuseram um bom método de prevenção.Mais pessoas não sabem o que é a tensão das ondas, muitas pessoas.As lâmpadas LED estão quebradas e o motivo não foi encontrado.No final, há apenas uma frase.O que esta fonte de alimentação é instável e será resolvido.Onde está o instável específico, ele não sabe.
A fonte de alimentação sem isolamento é eficiência e a segunda é que o custo é mais vantajoso.
A potência sem isolamento é adequada para ocasiões: Em primeiro lugar, são as lâmpadas internas.Este ambiente interno de eletricidade é melhor e a influência das ondas é pequena.Em segundo lugar, a ocasião de uso é uma pequena tensão e uma pequena corrente.O não isolamento não é significativo para correntes de baixa tensão, porque a eficiência de baixa tensão e grandes correntes não é maior do que o isolamento, e o custo é menor que muito.Terceiro, a fonte de alimentação sem isolamento é usada em um ambiente relativamente estável.É claro que, se houver uma maneira de resolver o problema de supressão de surtos, a faixa de aplicação da potência sem isolamento será bastante ampliada!
Devido ao problema das ondas, a taxa de danos não deve ser subestimada.Geralmente, o tipo de retorno reparado, danos ao seguro, chip e MOS primeiro devem pensar no problema das ondas.Para reduzir a taxa de danos, é necessário considerar os fatores de sobretensão ao projetar, ou abandonar os usuários quando usados, e tentar evitar sobretensão.(Como lâmpadas internas, desligue-as por enquanto quando você lutar)
Em resumo, o uso de isolamento e não isolamento é muitas vezes devido ao problema do aumento das ondas, e o problema das ondas e do ambiente elétrico está intimamente relacionado.Portanto, muitas vezes o uso de energia com isolamento e fonte de alimentação sem isolamento não pode ser cortado um por um.Os custos são muito vantajosos, por isso é necessário optar pelo não isolamento ou isolamento como fonte de alimentação do drive de LED.
5. Resumo
Este artigo apresenta as diferenças entre o poder de isolamento e não-isolamento, bem como suas respectivas vantagens e desvantagens, ocasiões de adaptação e a seleção do poder de isolamento.Espero que os engenheiros possam usar isso como referência no design de produtos.E depois que o produto falhar, posicione rapidamente o problema.
Horário da postagem: 08/07/2023