„O însoțitoare de bord în vârstă de 23 de ani a companiei aeriene China Southern a fost electrocutată în timp ce vorbea la iPhone-ul ei 5 în timp ce acesta se încărca”, știrea a atras atenția publicului online. Pot încărcătoarele să pună vieți în pericol? Experții analizează scurgerile transformatorului din interiorul încărcătorului telefonului mobil, scurgerile de curent alternativ de 220 V CA către capătul de curent continuu și prin linia de date către carcasa metalică a telefonului mobil, ceea ce duce în cele din urmă la electrocutare, producerea unei tragedii ireversibile.
Deci, de ce ieșirea încărcătorului de telefon mobil vine cu 220V AC? La ce ar trebui să fim atenți atunci când alegem o sursă de alimentare izolată? Cum să distingem între sursele de alimentare izolate și cele neizolate? Opinia comună în industrie este:
1. Sursă de alimentare izolatăNu există o conexiune electrică directă între bucla de intrare și bucla de ieșire a sursei de alimentare, iar intrarea și ieșirea se află într-o stare izolată de înaltă rezistență, fără o buclă de curent, așa cum se arată în Figura 1:
2, sursă de alimentare neizolată:Există o buclă de curent continuu între intrare și ieșire, de exemplu, intrarea și ieșirea sunt comune. Se iau ca exemple un circuit flyback izolat și un circuit BUCK neizolat, așa cum se arată în Figura 2. Figura 1 Sursă de alimentare izolată cu transformator
1. Avantajele și dezavantajele sursei de alimentare izolate și ale sursei de alimentare neizolate
Conform conceptelor de mai sus, pentru topologia comună a sursei de alimentare, sursa de alimentare neizolată include în principal Buck, Boost, buck-boost etc. Sursa de alimentare izolată are în principal o varietate de topologii flyback, forward, half-bridge, LLC și alte topologii cu transformatoare de izolare.
Combinate cu surse de alimentare izolate și neizolate utilizate în mod obișnuit, putem obține intuitiv unele dintre avantajele și dezavantajele acestora, avantajele și dezavantajele celor două fiind aproape opuse.
Pentru a utiliza surse de alimentare izolate sau neizolate, este necesar să înțelegeți cum are nevoie proiectul propriu-zis de surse de alimentare, dar înainte de asta, puteți înțelege principalele diferențe dintre sursele de alimentare izolate și cele neizolate:
① Modulul de izolare are fiabilitate ridicată, dar cost ridicat și eficiență scăzută.
2.Structura modulului neizolat este foarte simplă, are un cost redus, o eficiență ridicată și performanțe de siguranță slabe.
Prin urmare, în următoarele situații, se recomandă utilizarea unei surse de alimentare izolate:
① În cazul unor posibile situații de electrocutare, cum ar fi preluarea energiei electrice din rețeaua electrică la o rețea de curent continuu de joasă tensiune, este necesară utilizarea unei surse de alimentare AC-DC izolate;
② Magistrala de comunicație serială transmite date prin rețele fizice precum RS-232, RS-485 și rețeaua locală a controlerelor (CAN). Fiecare dintre aceste sisteme interconectate este echipat cu propria sursă de alimentare, iar distanța dintre sisteme este adesea mare. Prin urmare, de obicei este nevoie să izolăm sursa de alimentare pentru izolare electrică și să asigurăm securitatea fizică a sistemului. Prin izolarea și întreruperea buclei de împământare, sistemul este protejat de impactul tranzitoriu al tensiunii înalte, iar distorsiunea semnalului este redusă.
③ Pentru porturile I/O externe, pentru a asigura funcționarea fiabilă a sistemului, se recomandă izolarea alimentării cu energie a porturilor I/O.
Tabelul sumar este prezentat în Tabelul 1, iar avantajele și dezavantajele celor două sunt aproape opuse.
Tabelul 1 Avantajele și dezavantajele surselor de alimentare izolate și neizolate
2. Alegerea între alimentarea izolată și alimentarea neizolată
Înțelegând avantajele și dezavantajele surselor de alimentare izolate și neizolate, fiecare are propriile avantaje și am putut lua decizii precise cu privire la câteva opțiuni comune de surse de alimentare încorporate:
① Sursa de alimentare a sistemului este utilizată în general pentru a îmbunătăți performanța anti-interferențe și a asigura fiabilitatea.
② Alimentarea cu energie a circuitului integrat sau a unei părți a circuitului din placa de circuit, pornind de la o soluție eficientă din punct de vedere al costurilor și volumului, utilizând preferențial scheme fără izolație.
③ Din motive de siguranță, dacă trebuie să conectați sursa de alimentare AC-DC a rețelei municipale de electricitate sau sursa de alimentare pentru uz medical, pentru a asigura siguranța persoanei, trebuie să utilizați sursa de alimentare. În unele cazuri, trebuie să utilizați sursa de alimentare pentru a consolida izolația.
④ Pentru alimentarea cu energie a comunicațiilor industriale la distanță, pentru a reduce eficient efectele diferențelor geografice și interferențelor de cuplare a firelor, se utilizează în general o alimentare separată pentru a alimenta fiecare nod de comunicație individual.
⑤ Pentru utilizarea alimentării cu baterie, se utilizează o sursă de alimentare neizolată pentru o durată de viață strictă a bateriei.
Prin înțelegerea avantajelor și dezavantajelor alimentării cu izolație și fără izolație, acestea au propriile lor avantaje. Pentru unele dintre designurile de surse de alimentare încorporate utilizate în mod obișnuit, putem rezuma ocaziile alegerii lor.
1.Isursă de alimentare solară
Pentru a îmbunătăți performanța anti-interferențe și a asigura fiabilitatea, se utilizează în general izolarea.
Din motive de siguranță, dacă trebuie să conectați un dispozitiv la sursa de alimentare AC-DC a Rețelei Municipale de Electricitate sau la sursa de alimentare pentru uz medical și la aparate electrocasnice albe, pentru a asigura siguranța persoanei, trebuie să utilizați o sursă de alimentare precum MPS MP020, pentru feedback-ul original AC-DC, potrivită pentru aplicații de 1 ~ 10 W;
Pentru alimentarea cu energie a comunicațiilor industriale la distanță, pentru a reduce eficient efectele diferențelor geografice și ale interferențelor de cuplare a firelor, se utilizează în general o alimentare separată pentru a alimenta fiecare nod de comunicație individual.
2. Alimentare fără izolație
Circuitul integrat sau un circuit din placa de circuit este alimentat în funcție de raportul preț-volum, iar soluția neizolată este preferată; cum ar fi seria MPS MP150/157/MP174, cu tensiune AC-DC neizolată și buck, potrivită pentru 1 ~ 5W;
În cazul unei tensiuni de funcționare sub 36V, se utilizează bateria pentru alimentare, existând cerințe stricte de anduranță, fiind preferată o sursă de alimentare neizolată, cum ar fi MP2451/MPQ2451 de la MPS.
Avantajele și dezavantajele alimentării cu izolație și ale alimentării fără izolație
Înțelegând avantajele și dezavantajele surselor de alimentare izolate și neizolate, acestea au propriile avantaje. Pentru unele dintre opțiunile de surse de alimentare încorporate utilizate în mod obișnuit, putem urma următoarele condiții de judecată:
Din motive de siguranță, dacă trebuie să conectați sursa de alimentare AC-DC a rețelei municipale de electricitate sau la sursa de alimentare pentru uz medical, pentru a asigura siguranța persoanei, trebuie să utilizați sursa de alimentare, iar în anumite situații trebuie să se sporească izolarea sursei de alimentare.
În general, cerințele pentru tensiunea de izolare a alimentării modulelor nu sunt foarte ridicate, dar o tensiune de izolare mai mare poate asigura un curent de scurgere mai mic al alimentării modulelor, o securitate și o fiabilitate mai mari, precum și caracteristici EMC mai bune. Prin urmare, nivelul general al tensiunii de izolare este peste 1500 V CC.
3, precauții pentru alegerea modulului de alimentare de izolare
Rezistența de izolare a sursei de alimentare este numită și rezistență anti-electricitate în standardul național GB-4943. Acest standard GB-4943 reprezintă standardele de securitate ale echipamentelor informatice, despre care se spune adesea că sunt utilizate pentru a preveni electrocutarea și dezactivarea electrică a persoanelor, inclusiv evitarea accidentelor. Omul poate fi afectat de electrocutare, daune fizice sau explozii, așa cum se arată mai jos. Schema structurii sursei de alimentare cu izolare este prezentată mai jos.
Diagrama structurii de putere de izolare
Ca indicator important al puterii modulului, standardul prevede și metoda de testare a izolației și a rezistenței la presiune. În general, testul de conectare la potențial egal este utilizat în timpul testării simple. Schema de conectare este următoarea:
Diagrama semnificativă a rezistenței de izolație
Metode de testare:
Setați tensiunea rezistenței de tensiune la valoarea specificată a rezistenței de tensiune, curentul este setat ca valoare de scurgere specificată, iar timpul este setat la valoarea specificată a timpului de testare;
Presometrele de funcționare încep testarea și încep presarea. În timpul de testare prescris, modulul trebuie să fie nemodificat și fără arc electric.
Rețineți că modulul de putere pentru sudură trebuie selectat în momentul testării pentru a evita sudarea repetată și deteriorarea modulului de putere.
În plus, acordați atenție:
1. Acordați atenție dacă este AC-DC sau DC-DC.
2. Izolarea modulului de alimentare cu izolație. De exemplu, dacă tensiunea de 1000 V CC îndeplinește cerințele de izolație.
3. Dacă modulul de alimentare cu izolație are un test complet de fiabilitate. Modulul de alimentare trebuie să fie testat prin teste de performanță, teste de toleranță, condiții tranzitorii, teste de fiabilitate, teste de compatibilitate electromagnetică EMC, teste la temperaturi ridicate și joase, teste extreme, teste de durată de viață, teste de securitate etc.
4. Dacă linia de producție a modulului de alimentare izolat este standardizată. Linia de producție a modulului de alimentare trebuie să treacă de o serie de certificări internaționale, cum ar fi ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 etc., așa cum se arată în Figura 3 de mai jos.
Figura 3 Certificare ISO
5. Dacă modulul de alimentare cu izolație este aplicat în medii dure, cum ar fi industria și automobilele. Modulul de alimentare nu este aplicat doar în medii industriale dure, ci și în sistemul de management BMS al vehiculelor cu energie nouă.
4,TPercepția puterii de izolare și a puterii de neizolare
În primul rând, se explică o neînțelegere: Mulți oameni cred că sursa de alimentare neizolată nu este la fel de bună ca sursa de alimentare izolată, deoarece sursa de alimentare izolată este scumpă, deci trebuie să fie scumpă.
De ce, în opinia tuturor acum, este mai bine să se utilizeze puterea de izolare decât cea de neizolare? De fapt, această idee este menținută în cea de acum câțiva ani. Deoarece stabilitatea neizolării din anii precedenți nu a existat într-adevăr izolare și stabilitate, odată cu actualizarea tehnologiei de cercetare și dezvoltare, neizolarea este acum foarte matură și devine mai stabilă. Vorbind despre securitate, de fapt, puterea de neizolare este, de asemenea, foarte sigură. Atâta timp cât structura este ușor modificată, este în continuare sigură pentru corpul uman. Din același motiv, puterea de neizolare poate trece, de asemenea, multe standarde de securitate, cum ar fi: Ultuvsaace.
De fapt, cauza principală a deteriorării sursei de alimentare neizolată este supratensiunea la ambele capete ale liniei de alimentare AC. Se poate spune, de asemenea, că unda de fulger este o supratensiune. Această tensiune este o tensiune înaltă instantanee la ambele capete ale liniei de tensiune AC, uneori ajungând până la trei mii de volți. Dar timpul este foarte scurt, iar energia este extrem de puternică. Acest lucru se va întâmpla atunci când este un tunet sau pe aceeași linie de AC, când o sarcină mare este deconectată, deoarece va apărea și inerția curentului. Circuitul BUCK de izolare va transmite instantaneu curentul la ieșire, deteriorând inelul de detectare a curentului constant sau deteriorând în continuare cipul, provocând trecerea a 300V și arderea întregii lămpi. În cazul sursei de alimentare anti-agresive de izolare, MOS-ul va fi deteriorat. Fenomenul este că stocarea, cipul și tuburile MOS se ard. Acum, sursa de alimentare alimentată de LED-uri este defectă în timpul utilizării, iar în peste 80% dintre aceste două fenomene sunt similare. Mai mult, sursele de alimentare de mici dimensiuni, chiar dacă sunt adaptoare de alimentare, sunt adesea deteriorate de acest fenomen, cauzat de tensiunea de undă, iar în cazul surselor de alimentare cu LED-uri, acest fenomen este și mai frecvent. Acest lucru se datorează faptului că LED-urile sunt deosebit de rezistente la undele de tensiune.
Conform teoriei generale, cu cât circuitul electronic are mai puține componente, cu atât fiabilitatea este mai mare, iar fiabilitatea plăcii de circuit este mai mică. De fapt, circuitele neizolate sunt mai puțin fiabile decât cele izolate. De ce este fiabilitatea circuitelor izolate ridicată? De fapt, nu este fiabilă, dar circuitele neizolate sunt prea sensibile la supratensiune, au o capacitate slabă de inhibiție și circuite izolate, deoarece energia intră mai întâi în transformator și apoi o transportă de la transformator la sarcina LED-ului. Circuitul buck face parte din sursa de alimentare de intrare direct la sarcina LED-ului. Prin urmare, primul are o șansă mare de deteriorare a supratensiunii, suprimarea și atenuarea acesteia, deci este mică. De fapt, problema neizolației se datorează în principal problemei supratensiunii. În prezent, această problemă este că doar lămpile LED pot fi văzute din probabilitate. Prin urmare, mulți oameni nu au propus o metodă bună de prevenire. Tot mai mulți oameni nu știu ce este tensiunea de undă. Lămpile LED sunt defecte și motivul nu poate fi găsit. În cele din urmă, există o singură propoziție. Ce este instabilă această sursă de alimentare și va fi rezolvată. Unde este instabilitatea specifică, el nu știe.
Sursa de alimentare neizolată este mai eficientă, iar în al doilea rând, costul este mai avantajos.
Alimentarea neizolată este potrivită pentru următoarele ocazii: În primul rând, este vorba de lămpile de interior. Acest mediu electric interior este mai bun, iar influența undelor este mică. În al doilea rând, ocazia de utilizare este la tensiune mică și curent mic. Neizolația nu este semnificativă pentru curenții de joasă tensiune, deoarece eficiența de joasă tensiune și curenți mari nu este mai mare decât izolația, iar costul este mult mai mic. În al treilea rând, alimentarea neizolată este utilizată într-un mediu relativ stabil. Desigur, dacă există o modalitate de a rezolva problema suprimării supratensiunii, gama de aplicații a alimentării neizolate se va extinde considerabil!
Din cauza problemei undelor, rata de deteriorare nu trebuie subestimată. În general, tipul de reparații, returnarea, asigurarea deteriorării, cipurile și MOS-urile ar trebui luate în considerare în primul rând problema undelor. Pentru a reduce rata de deteriorare, este necesar să se ia în considerare factorii de supratensiune la proiectare sau să se oprească utilizatorii atunci când sunt utilizați și să se încerce evitarea supratensiunii. (De exemplu, lămpile de interior, opriți-le temporar când vă opriți).
În concluzie, utilizarea izolării și neizolării se datorează adesea problemei supratensiunii, iar problema valurilor și a mediului electric sunt strâns legate. Prin urmare, de multe ori utilizarea alimentării cu izolație și a alimentării cu neizolare nu poate fi redusă individual. Costurile sunt foarte avantajoase, așa că este necesar să se aleagă neizolarea sau izolarea ca sursă de alimentare pentru LED-uri.
5. Rezumat
Acest articol prezintă diferențele dintre alimentarea cu izolație și cea fără izolație, precum și avantajele și dezavantajele acestora, ocaziile de adaptare și selecția alimentării cu izolație. Sper că inginerii vor putea folosi acest lucru ca referință în proiectarea produsului. Și, după ce produsul se defectează, vor putea identifica rapid problema.
Data publicării: 08 iulie 2023
