„23 metų Kinijos oro linijų bendrovės „China Southern Airlines“ stiuardesė buvo nutrenkta elektra, kai kalbėjosi su savo iPhone5, kol jis kraunasi“, – žinia internete sulaukė didelio dėmesio.Ar įkrovikliai gali kelti pavojų gyvybei?Ekspertai analizuoja transformatoriaus nuotėkį mobiliojo telefono įkroviklio viduje, 220 VAC kintamosios srovės nutekėjimą į nuolatinės srovės galą ir per duomenų liniją iki metalinio mobiliojo telefono apvalkalo ir galiausiai gali sukelti elektros smūgį, negrįžtamą tragediją.
Taigi kodėl mobiliojo telefono įkroviklio išvestyje yra 220 V kintamoji srovė?Į ką turėtume atkreipti dėmesį renkantis izoliuotą maitinimo šaltinį?Kaip atskirti izoliuotus ir neizoliuotus maitinimo šaltinius?Pramonėje paplitusi nuomonė yra tokia:
1. Izoliuotas maitinimo šaltinis: Nėra tiesioginio elektros jungties tarp maitinimo šaltinio įvesties kilpos ir išvesties kilpos, o įvestis ir išėjimas yra izoliuotos didelės varžos būsenos be srovės kilpos, kaip parodyta 1 paveiksle:
2, neizoliuotas maitinimo šaltinis:tarp įėjimo ir išėjimo yra nuolatinės srovės kilpa, pavyzdžiui, įėjimas ir išėjimas yra bendri.Kaip pavyzdžiai yra izoliuota „flyback“ grandinė ir neizoliuota „BUCK“ grandinė, kaip parodyta 2 paveiksle. 1 pav. Izoliuotas maitinimo šaltinis su transformatoriumi
1.Izoliuoto ir neizoliuoto maitinimo šaltinio privalumai ir trūkumai
Pagal pirmiau pateiktas sąvokas, bendrai maitinimo šaltinio topologijai, neizoliuotas maitinimo šaltinis daugiausia apima „Buck“, „Boost“, „Buck-boost“ ir tt Atskyrimo maitinimo šaltinį daugiausia sudaro įvairūs „flyback“, „forward“, „puse tiltai“, LLC ir kt. kitos topologijos su izoliaciniais transformatoriais.
Kartu su dažniausiai naudojamais izoliuotais ir neizoliuotais maitinimo šaltiniais galime intuityviai suprasti kai kuriuos jų privalumus ir trūkumus, jų privalumai ir trūkumai yra beveik priešingi.
Norint naudoti izoliuotus arba neizoliuotus maitinimo šaltinius, būtina suprasti, kaip realiame projekte reikia maitinimo šaltinių, tačiau prieš tai galite suprasti pagrindinius izoliuotų ir neizoliuotų maitinimo šaltinių skirtumus:
① Izoliacijos modulis yra labai patikimas, tačiau brangus ir mažas efektyvumas.
②Neizoliuoto modulio struktūra yra labai paprasta, maža kaina, didelis efektyvumas ir prastos saugos savybės.
Todėl šiais atvejais rekomenduojama naudoti izoliuotą maitinimo šaltinį:
① Galimi elektros smūgio atvejai, pvz., elektros energijos tiekimas iš tinklo į žemos įtampos nuolatinės srovės atvejus, reikia naudoti izoliuotą AC-DC maitinimo šaltinį;
② Nuosekliojo ryšio magistralė perduoda duomenis per fizinius tinklus, tokius kaip RS-232, RS-485 ir valdiklio vietinį tinklą (CAN).Kiekviena iš šių tarpusavyje sujungtų sistemų yra aprūpinta savo maitinimo šaltiniu, o atstumas tarp sistemų dažnai yra toli.Todėl dažniausiai turime atskirti maitinimo šaltinį, kad būtų užtikrintas fizinis sistemos saugumas.Izoliuojant ir nupjovus įžeminimo kilpą, sistema apsaugoma nuo trumpalaikio aukštos įtampos smūgio ir sumažinamas signalo iškraipymas.
③ Išoriniams I/O prievadams, siekiant užtikrinti patikimą sistemos veikimą, rekomenduojama izoliuoti I/O prievadų maitinimo šaltinį.
Apibendrinta lentelė parodyta 1 lentelėje, o jų privalumai ir trūkumai yra beveik priešingi.
1 lentelė Izoliuotų ir neizoliuotų maitinimo šaltinių privalumai ir trūkumai
2，Izoliuotos ir neizoliuotos galios pasirinkimas
Suprasdami izoliuotų ir neizoliuotų maitinimo šaltinių privalumus ir trūkumus, kiekvienas turi savo privalumų, todėl galėjome tiksliai nuspręsti apie kai kurias įprastas įterptųjų maitinimo šaltinių parinktis:
① Sistemos maitinimas paprastai naudojamas siekiant pagerinti atsparumą trukdžiams ir užtikrinti patikimumą.
② IC arba grandinės dalies maitinimas plokštėje, pradedant nuo ekonomiškumo ir apimties, pirmenybė teikiama neizoliacinių schemų naudojimui.
③ Atsižvelgiant į saugumo reikalavimus, jei reikia prijungti Savivaldybės elektros kintamosios srovės arba nuolatinės srovės maitinimo šaltinį, kad būtų užtikrintas asmens saugumas, reikia naudoti maitinimo šaltinį.Kai kuriais atvejais, norėdami sustiprinti izoliaciją, turite naudoti maitinimo šaltinį.
④ Nuotolinio pramoninio ryšio maitinimui, siekiant veiksmingai sumažinti geografinių skirtumų ir laidų sujungimo trukdžių poveikį, jis paprastai naudojamas atskiram maitinimo šaltiniui, kad maitintų kiekvieną ryšio mazgą atskirai.
⑤ Naudojant akumuliatoriaus maitinimo šaltinį, naudojamas neišskyrimas maitinimo šaltinis, kad būtų užtikrintas griežtas akumuliatoriaus veikimo laikas.
Suprasdami izoliacijos ir neišskyrimo galios privalumus ir trūkumus, jie turi savų privalumų.Kai kurių dažniausiai naudojamų įterptųjų maitinimo šaltinių projektams galime apibendrinti jo pasirinkimo atvejus.
1.Isoliacinis maitinimo šaltinis
Siekiant pagerinti apsaugos nuo trukdžių veikimą ir užtikrinti patikimumą, jis paprastai naudojamas izoliacijai.
Saugumo reikalavimams užtikrinti, jei reikia prisijungti prie Savivaldybės elektros kintamosios srovės-DC arba medicininio maitinimo šaltinio ir baltos spalvos prietaisų, siekiant užtikrinti asmens saugumą, turite naudoti maitinimo šaltinį, pavyzdžiui, MPS MP020, skirtas originaliam grįžtamojo ryšio AC-DC, tinka 1 ~ 10 W programoms;
Nuotolinių pramoninių ryšių maitinimui, siekiant veiksmingai sumažinti geografinių skirtumų ir laidų sujungimo trukdžių poveikį, jis paprastai naudojamas atskiram maitinimo šaltiniui, kad būtų maitintas kiekvienas ryšio mazgas.
2. Neizoliacinis maitinimo šaltinis
IC arba tam tikra plokštės grandinė yra maitinama pagal kainos santykį ir tūrį, todėl pirmenybė teikiama neizoliaciniam sprendimui;pvz., MPS MP150/157/MP174 serijos buck neizoliacinis AC-DC, tinka 1 ~ 5W;
Esant žemesnei nei 36 V darbinei įtampai, maitinimui tiekti naudojamas akumuliatorius, keliami griežti ištvermės reikalavimai, o pirmenybė teikiama be izoliacijos maitinimo šaltiniui, pvz., MPS MP2451/MPQ2451.
Izoliacinio maitinimo ir neizoliacinio maitinimo privalumai ir trūkumai
Suprasdami izoliacinio ir neizoliacinio maitinimo privalumus ir trūkumus, jie turi savų privalumų.Kai kuriems dažniausiai naudojamiems įterptųjų maitinimo šaltinių pasirinkimams galime vadovautis šiomis sprendimo sąlygomis:
Saugos reikalavimams, jei reikia prisijungti prie Savivaldybės elektros kintamosios srovės-nuolatinės srovės arba medicinos maitinimo šaltinio, siekiant užtikrinti žmogaus saugumą, reikia naudoti maitinimo šaltinį, o kai kuriais atvejais reikia naudoti padidinti izoliacinį maitinimo šaltinį.
Paprastai modulio maitinimo izoliacijos įtampos reikalavimai nėra labai aukšti, tačiau aukštesnė izoliacijos įtampa gali užtikrinti, kad modulio maitinimo šaltinio nuotėkio srovė bus mažesnė, didesnis saugumas ir patikimumas bei geresnės EMC charakteristikos.Todėl bendras izoliacijos įtampos lygis yra didesnis nei 1500 VDC.
3, atsargumo priemonės renkantis izoliacinį maitinimo modulį
Nacionaliniame GB-4943 standarte maitinimo šaltinio izoliacijos varža taip pat vadinama atsparumu elektrai.Šis GB-4943 standartas yra informacinės įrangos saugumo standartai, apie kuriuos dažnai sakome, kad žmonės nebūtų fiziniai ir elektriniai nacionaliniai standartai, įskaitant vengimą Žmonėms kenkia elektros smūgis, fizinė žala, sprogimas.Kaip parodyta žemiau, izoliacinio maitinimo šaltinio struktūros schema.
Izoliacijos galios struktūros diagrama
Kaip svarbus modulio galios rodiklis, standarte taip pat yra numatytas izoliacijos ir atsparumo slėgiui bandymo metodas.Paprastai vienodo potencialo ryšio testas paprastai naudojamas atliekant paprastą testavimą.Sujungimo schema yra tokia:
Reikšminga izoliacijos varžos diagrama
Bandymo metodai:
Nustatykite įtampos varžos įtampą iki nurodytos įtampos varžos vertės, srovė nustatoma kaip nurodyta nuotėkio vertė, o laikas nustatomas pagal nurodytą bandymo laiko reikšmę;
Darbiniai slėgio matuokliai pradeda tikrinti ir pradėti spausti.Nurodytu bandymo laiku modulis turi būti nedažytas ir be skraidymo lanko.
Atkreipkite dėmesį, kad suvirinimo galios modulis turi būti pasirinktas bandymo metu, kad būtų išvengta pakartotinio suvirinimo ir sugadinimo galios modulis.
Be to, atkreipkite dėmesį:
1. Atkreipkite dėmesį, ar tai AC-DC, ar DC-DC.
2. Izoliacinio maitinimo modulio izoliacija.Pavyzdžiui, ar 1000 V DC atitinka izoliacijos reikalavimus.
3. Ar izoliacijos galios modulis turi išsamų patikimumo testą.Maitinimo modulis turėtų būti atliekamas atliekant našumo bandymus, tolerancijos bandymus, pereinamąsias sąlygas, patikimumo bandymus, EMC elektromagnetinio suderinamumo bandymus, aukštos ir žemos temperatūros bandymus, ekstremalius bandymus, eksploatacijos testus, saugumo bandymus ir kt.
4. Ar izoliuoto galios modulio gamybos linija yra standartizuota.Maitinimo modulių gamybos linija turi išlaikyti daugybę tarptautinių sertifikatų, tokių kaip ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 ir kt., kaip parodyta 3 paveiksle.
3 pav. ISO sertifikatas
5. Ar izoliacinis maitinimo modulis naudojamas atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, pramonėje ir automobiliams.Galios modulis taikomas ne tik atšiauriai pramoninei aplinkai, bet ir naujų energetinių transporto priemonių BMS valdymo sistemoje.
4,Tjis suvokia izoliacijos galią ir neišskyrimo galią
Visų pirma, paaiškinamas nesusipratimas: Daugelis žmonių mano, kad ne izoliacinė galia nėra tokia gera, kaip izoliacinė galia, nes izoliuotas maitinimo šaltinis yra brangus, todėl jis turi būti brangus.
Kodėl dabar visiems įspūdyje geriau naudoti izoliacijos jėgą nei neišsiskyrimą?Tiesą sakant, ši idėja turi likti prieš kelerius metus.Kadangi ankstesnių metų neišskyrimo stabilumas iš tikrųjų nepasižymėjo izoliacija ir stabilumu, tačiau atnaujinus MTTP technologiją, neišskyrimas dabar yra labai subrendęs ir tampa stabilesnis.Kalbant apie saugumą, iš tikrųjų, neišskyrimo galia taip pat yra labai saugi.Kol struktūra šiek tiek pakeista, ji vis dar yra saugi žmogaus organizmui.Dėl tos pačios priežasties neišsiskirianti galia taip pat gali atitikti daugelį saugumo standartų, tokių kaip: Ultuvsaace.
Tiesą sakant, pagrindinė neišsiskiriančio maitinimo šaltinio pažeidimo priežastis yra kylanti įtampa abiejuose kintamosios srovės maitinimo linijos galuose.Taip pat galima sakyti, kad žaibo banga yra banga.Ši įtampa yra momentinė aukšta įtampa abiejuose įtampos kintamosios srovės linijos galuose, kartais net iki trijų tūkstančių voltų.Tačiau laiko labai mažai, o energijos – be galo daug.Tai atsitiks griaustant, arba toje pačioje AC linijoje, kai atsijungs didelė apkrova, nes atsiras ir srovės inercija.Izoliacijos BUCK grandinė akimirksniu persiųs į išėjimą, sugadins nuolatinės srovės aptikimo žiedą arba dar labiau sugadins lustą, sukeldama 300 V įtampą ir sudegins visą lempą.Dėl izoliuoto antiagresyvaus maitinimo šaltinio MOS bus sugadintas.Reiškinys yra saugykla, lustas ir MOS vamzdeliai išdegė.Dabar LED varomas maitinimo šaltinis yra blogas naudojimo metu ir daugiau nei 80% yra šie du panašūs reiškiniai.Be to, mažas perjungimo maitinimo šaltinis, net jei tai yra maitinimo adapteris, dažnai yra pažeistas dėl šio reiškinio, kurį sukelia bangų įtampa, o LED maitinimo šaltinyje jis yra dar dažnesnis.Taip yra todėl, kad šviesos diodo apkrovos charakteristikos ypač bijo bangų.Įtampa.
Pagal bendrą teoriją, kuo mažiau komponentų elektroninėje grandinėje, tuo didesnis patikimumas ir mažesnis komponento plokštės patikimumas.Tiesą sakant, ne izoliacinės grandinės yra mažesnės nei izoliacinės grandinės.Kodėl izoliacijos grandinės patikimumas yra didelis?Tiesą sakant, tai nėra patikimumas, o neišskyrimo grandinė yra per jautri viršįtampiams, prastam slopinimui ir izoliavimo grandinei, nes energija pirmiausia patenka į transformatorių, o tada perneša ją į LED apkrovą iš transformatoriaus."Buck" grandinė yra įvesties maitinimo dalis, tiesiogiai tiekiama LED apkrovai.Todėl pirmasis turi didelę tikimybę, kad bus pažeistas slopinimo ir susilpnėjimo padidėjimas, todėl jis yra mažas.Tiesą sakant, neišsiskyrimo problema daugiausia kyla dėl viršįtampio problemos.Šiuo metu ši problema yra ta, kad tik LED lempos gali būti matomos iš tikimybės, kad jos gali būti matomos iš tikimybės.Todėl daugelis žmonių nepasiūlė gero prevencijos metodo.Daugelis žmonių nežino, kas yra bangos įtampa.LED lempos sugedusios, o priežasties rasti nepavyko.Galų gale yra tik vienas sakinys.Koks šis maitinimo šaltinis yra nestabilus ir tai bus išspręsta.Kur yra konkretus nestabilumas, jis nežino.
Neizoliacinis maitinimo šaltinis yra efektyvus, o antrasis – kaina yra palankesnė.
Neizoliacinė galia tinka progoms: Visų pirma, tai yra patalpų lempos.Ši patalpų elektros aplinka geresnė, o bangų įtaka nedidelė.Antra, naudojimo proga yra maža įtampa ir maža srovė.Neizoliavimas žemos įtampos srovėms nėra prasmingas, nes žemos įtampos ir didelių srovių efektyvumas nėra didesnis nei izoliacijos, o kaina yra mažesnė nei daug.Trečia, neišsiskiriantis maitinimo šaltinis naudojamas santykinai stabilioje aplinkoje.Žinoma, jei yra būdas išspręsti viršįtampio slopinimo problemą, neišsiskiriančios galios taikymo sritis bus labai išplėsta!
Dėl bangų problemos nereikėtų nuvertinti žalos.Paprastai taisomas grąžinimas, žalingas draudimas, lustas ir MOS pirmiausia reikėtų galvoti apie bangų problemą.Norint sumažinti žalos laipsnį, projektuojant būtina atsižvelgti į viršįtampio veiksnius arba atsisakyti naudotojų, kai jie naudojami, ir stengtis išvengti viršįtampių.(Pavyzdžiui, patalpų lempos, kol kovojate jas išjunkite)
Apibendrinant galima pasakyti, kad izoliacijos ir neišskyrimo naudojimas dažnai kyla dėl bangų viršįtampio problemos, o bangų ir elektros aplinkos problema yra glaudžiai susijusi.Todėl daug kartų izoliacinės galios ir neizoliuoto maitinimo šaltinio naudojimas negali būti nutrauktas po vieną.Sąnaudos yra labai palankios, todėl reikia rinktis neizoliavimą arba izoliaciją kaip LED pavaros maitinimo šaltinį.
5. Santrauka
Šiame straipsnyje pristatomi izoliacinės ir neizoliacinės galios skirtumai, jų privalumai ir trūkumai, pritaikymo galimybės ir izoliacijos galios parinkimas.Tikiuosi, kad inžinieriai galės tai panaudoti kaip produkto dizaino nuorodą.Ir kai produktas sugenda, greitai nustatykite problemą.
Paskelbimo laikas: 2023-08-08