«En 23 år gammel flyvertinne hos China Southern Airlines fikk elektrisk støt mens hun snakket i iPhone 5-en sin mens den ladet», nyheten har fått bred oppmerksomhet på nettet. Kan ladere sette liv i fare? Eksperter analyserer transformatorlekkasjen inne i mobiltelefonladeren, 220 V vekselstrømslekkasje til likestrømsenden, og gjennom dataledningen til metallskallet på mobiltelefonen, og til slutt føre til elektrisk støt, en irreversibel tragedie.
Så hvorfor har mobiltelefonladeren 220 V AC utgang? Hva bør vi være oppmerksomme på når vi velger en isolert strømforsyning? Hvordan skiller vi mellom isolerte og ikke-isolerte strømforsyninger? Den vanlige oppfatningen i bransjen er:
1. Isolert strømforsyningDet er ingen direkte elektrisk forbindelse mellom inngangssløyfen og utgangssløyfen til strømforsyningen, og inngangen og utgangen er i en isolert tilstand med høy motstand uten strømsløyfe, som vist i figur 1:
2, ikke-isolert strømforsyning:Det er en likestrømssløyfe mellom inngangen og utgangen, for eksempel er inngangen og utgangen felles. En isolert flyback-krets og en ikke-isolert BUCK-krets er tatt som eksempler, som vist i figur 2. Figur 1 Isolert strømforsyning med transformator
1. Fordeler og ulemper med isolert strømforsyning og ikke-isolert strømforsyning
I henhold til konseptene ovenfor, inkluderer den ikke-isolerte strømforsyningen for den vanlige strømforsyningstopologien hovedsakelig Buck, Boost, buck-boost, etc. Isolasjonsstrømforsyningen har hovedsakelig en rekke flyback-, forward-, halvbro-, LLC- og andre topologier med isolasjonstransformatorer.
Kombinert med vanlige isolerte og ikke-isolerte strømforsyninger, kan vi intuitivt forstå noen av fordelene og ulempene deres, fordelene og ulempene med de to er nesten motsatte.
For å bruke isolerte eller uisolerte strømforsyninger, er det nødvendig å forstå hvordan det faktiske prosjektet trenger strømforsyninger, men før det kan du forstå hovedforskjellene mellom isolerte og uisolerte strømforsyninger:
① Isolasjonsmodulen har høy pålitelighet, men høy kostnad og lav effektivitet.
②Strukturen til den ikke-isolerte modulen er veldig enkel, lav kostnad, høy effektivitet og dårlig sikkerhetsytelse.
Derfor anbefales det å bruke isolert strømforsyning i følgende tilfeller:
① Ved tilfeller med mulig elektrisk støt, som å ta strøm fra nettet til lavspent likestrøm, må det brukes en isolert AC-DC-strømforsyning;
② Seriell kommunikasjonsbussen overfører data gjennom fysiske nettverk som RS-232, RS-485 og kontrollerens lokale nettverk (CAN). Hvert av disse sammenkoblede systemene er utstyrt med sin egen strømforsyning, og avstanden mellom systemene er ofte stor. Derfor må vi vanligvis isolere strømforsyningen for elektrisk isolering for å sikre systemets fysiske sikkerhet. Ved å isolere og kutte jordsløyfen er systemet beskyttet mot transient høyspenningspåvirkning, og signalforvrengningen reduseres.
③ For eksterne I/O-porter anbefales det å isolere strømforsyningen til I/O-portene for å sikre pålitelig drift av systemet.
Den oppsummerte tabellen er vist i tabell 1, og fordelene og ulempene ved de to er nesten motsatte.
Tabell 1 Fordeler og ulemper med isolerte og ikke-isolerte strømforsyninger
2. Valg av isolert kraft og ikke-isolert kraft
Ved å forstå fordelene og ulempene med isolerte og ikke-isolerte strømforsyninger, har hver sine fordeler, og vi har vært i stand til å ta nøyaktige vurderinger av noen vanlige alternativer for innebygde strømforsyninger:
① Systemets strømforsyning brukes vanligvis til å forbedre ytelsen mot interferens og sikre pålitelighet.
② Strømforsyning til IC eller deler av kretsen i kretskortet, med utgangspunkt i kostnadseffektivitet og volum, fortrinnsvis bruk av ikke-isolasjonsordninger.
③ Av sikkerhetsmessige årsaker, hvis du trenger å koble til AC-DC-strømforsyningen til kommunal strømforsyning, eller strømforsyningen til medisinsk bruk, må du bruke strømforsyningen for å ivareta personens sikkerhet. I noen tilfeller må du bruke strømforsyningen for å styrke isolasjonen.
④ For strømforsyning til fjern industriell kommunikasjon, for å effektivt redusere effektene av geografiske forskjeller og ledningskoblingsforstyrrelser, brukes den vanligvis til separat strømforsyning for å drive hver kommunikasjonsnode alene.
⑤ For bruk av batteristrømforsyning brukes ikke-isolerende strømforsyning for streng batterilevetid.
Ved å forstå fordelene og ulempene med isolert og ikke-isolert strømforsyning, har de sine egne fordeler. For noen vanlige innebygde strømforsyningsdesign kan vi oppsummere anledningene til valg.
1.Iisolasjonsstrømforsyning
For å forbedre anti-interferens ytelsen og sikre pålitelighet, brukes det vanligvis å bruke isolasjon.
Av sikkerhetsmessige årsaker, hvis du trenger å koble til kommunalt strømnett eller strømforsyning til medisinsk bruk og hvitevarer, må du bruke en strømforsyning, for eksempel MPS MP020, som original tilbakekoblingsstrøm/DC, egnet for 1 ~ 10 W applikasjoner, for å sikre personens sikkerhet.
For strømforsyning til fjern industriell kommunikasjon, for å effektivt redusere effektene av geografiske forskjeller og ledningskoblingsforstyrrelser, brukes den vanligvis til separat strømforsyning for å drive hver kommunikasjonsnode alene.
2. Ikke-isolerende strømforsyning
IC-en eller en krets i kretskortet drives av prisforholdet og volumet, og den ikke-isolerende løsningen foretrekkes; for eksempel MPS MP150/157/MP174-serien buck ikke-isolerende AC-DC, egnet for 1 ~ 5 W;
Ved driftsspenning under 36V brukes batteriet til å forsyne strøm, og det er strenge krav til utholdenhet. Ikke-isolerende strømforsyning er å foretrekke, for eksempel MPS' MP2451/MPQ2451.
Fordeler og ulemper med isolert strømforsyning og ikke-isolert strømforsyning
Ved å forstå fordelene og ulempene med isolerte og ikke-isolerte strømforsyninger, har de sine egne fordeler. For noen vanlige valg av innebygde strømforsyninger kan vi følge følgende vurderingsbetingelser:
Av sikkerhetsmessige årsaker, hvis du trenger å koble til kommunal strømforsyning eller medisinsk strømforsyning, må du bruke strømforsyningen for å sikre personens sikkerhet, og noen ganger må du bruke den isolerte strømforsyningen for å forbedre isolasjonen.
Generelt er ikke kravene til modulens strømisolasjonsspenning veldig høye, men høyere isolasjonsspenning kan sikre at modulens strømforsyning har mindre lekkasjestrøm, høyere sikkerhet og pålitelighet, og bedre EMC-egenskaper. Derfor er det generelle isolasjonsspenningsnivået over 1500 VDC.
3, forholdsregler for valg av isolasjonsstrømmodul
Isolasjonsmotstanden til strømforsyningen kalles også anti-elektrisk styrke i den nasjonale standarden GB-4943. Denne GB-4943-standarden er sikkerhetsstandardene for informasjonsutstyr, og vi sier ofte at de skal forhindre at folk blir fysisk skadet av elektriske støt, fysisk skade og eksplosjon. Som vist nedenfor er strukturdiagrammet til isolasjonsstrømforsyningen.
Diagram over isolasjonskraftstruktur
Som en viktig indikator på modulens effekt er standarden for isolasjon og trykkmotstandstesting også fastsatt i standarden. Generelt brukes likepotensialtilkoblingstest under enkel testing. Tilkoblingsskjemaet er som følger:
Signifikant diagram over isolasjonsmotstand
Testmetoder:
Still spenningen til spenningsmotstanden til den angitte spenningsmotstandsverdien, strømmen er satt til den angitte lekkasjeverdien, og tiden er satt til den angitte testtidsverdien;
Trykkmålerne på betjeningspanelet starter testingen og presser. I løpet av den foreskrevne testtiden skal modulen være uten mønster og fri for flybuer.
Merk at sveisestrømmodulen bør velges under testing for å unngå gjentatt sveising og skade på strømmodulen.
I tillegg, vær oppmerksom på:
1. Vær oppmerksom på om det er AC-DC eller DC-DC.
2. Isolasjonen til isolasjonsstrømmodulen. For eksempel om 1000V DC oppfyller isolasjonskravene.
3. Om isolasjonsstrømmodulen har en omfattende pålitelighetstest. Strømmodulen bør utføres med ytelsestesting, toleransetesting, transiente forhold, pålitelighetstesting, EMC elektromagnetisk kompatibilitetstest, høy- og lavtemperaturtesting, ekstremtesting, levetidstesting, sikkerhetstesting, osv.
4. Om produksjonslinjen for den isolerte kraftmodulen er standardisert. Kraftmodulens produksjonslinje må bestå en rekke internasjonale sertifiseringer som ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, osv., som vist i figur 3 nedenfor.
Figur 3 ISO-sertifisering
5. Om isolasjonskraftmodulen brukes i tøffe miljøer som industri og biler. Kraftmodulen brukes ikke bare i tøffe industrielle miljøer, men også i BMS-styringssystemet til nye energikjøretøyer.
4,TOppfatningen av isolasjonskraft og ikke-isolasjonskraft
Først og fremst forklares en misforståelse: Mange tror at ikke-isolasjonsstrøm ikke er like god som isolasjonsstrøm, fordi den isolerte strømforsyningen er dyr, så den må være dyr.
Hvorfor er det bedre å bruke isolasjonskraft fremfor ikke-isolasjon, etter alles inntrykk nå? Faktisk holder denne ideen seg til ideen fra noen få år. Fordi ikke-isolasjonsstabiliteten fra tidligere år faktisk ikke har noen isolasjon og stabilitet, men med oppdateringen av FoU-teknologi er ikke-isolasjonen nå veldig moden og blir mer stabil. Når vi snakker om sikkerhet, er faktisk ikke-isolasjonskraft også veldig trygg. Så lenge strukturen er litt endret, er den fortsatt trygg for menneskekroppen. Av samme grunn kan ikke-isolasjonskraft også bestå mange sikkerhetsstandarder, for eksempel: Ultuvsaace.
Faktisk er roten til skaden på den ikke-isolerte strømforsyningen forårsaket av spenningsstøt i begge ender av vekselstrømslinjen. Man kan også si at lynbølgen er en spenningsstøt. Denne spenningen er en umiddelbar høy spenning i begge ender av vekselstrømslinjen, noen ganger så høy som tre tusen volt. Men tiden er svært kort og energien er ekstremt sterk. Dette vil skje når det torderer, eller på samme vekselstrømslinje, når en stor belastning kobles fra, fordi det også vil oppstå strømtreghet. Isolasjons-BUCK-kretsen vil umiddelbart overføres til utgangen, skade konstantstrømsdeteksjonsringen, eller ytterligere skade brikken, slik at 300 V passerer og hele lampen brenner. For den isolerte anti-aggressive strømforsyningen vil MOS bli skadet. Fenomenet er at lagring, brikk og MOS-rør brenner ut. Nå er LED-drevne strømforsyninger dårlige under bruk, og mer enn 80 % av disse to fenomenene er lignende. Dessuten blir den lille svitsjede strømforsyningen, selv om det er en strømadapter, ofte skadet av dette fenomenet, som er forårsaket av bølgespenning, og i LED-strømforsyninger er det enda mer vanlig. Dette er fordi LED-ens lastegenskaper er spesielt redde for bølger. Spenningen.
I følge den generelle teorien er påliteligheten høyere jo færre komponenter i den elektroniske kretsen, og jo lavere, desto flere komponenter er påliteligheten på kretskortet. Faktisk er ikke-isolasjonskretser dårligere enn isolasjonskretser. Hvorfor er påliteligheten til isolasjonskretser høy? Faktisk er det ikke pålitelig, men ikke-isolasjonskretser er for følsomme for overspenninger, har dårlig hemmende evne og isolasjonskretser, fordi energien kommer inn i transformatoren først, og deretter transporteres den fra transformatoren til LED-lasten. Buck-kretsen er en del av inngangsstrømforsyningen direkte til LED-lasten. Derfor er det stor sannsynlighet for skade på overspenningen i undertrykkelse og demping, så den er liten. Faktisk skyldes problemet med manglende isolasjon hovedsakelig overspenningsproblemet. For tiden er dette problemet at bare LED-lamper kan sees ut fra sannsynligheten for at de kan sees ut fra sannsynligheten. Derfor har mange ikke foreslått en god forebyggingsmetode. Flere vet ikke hva bølgespenning er, mange mennesker. LED-lamper er ødelagte, og årsaken kan ikke finnes. Til slutt er det bare én setning. Hva denne strømforsyningen er ustabil, og det vil bli avgjort. Hvor den spesifikke ustabile er, vet han ikke.
Ikke-isolert strømforsyning er effektivitet, og det andre er at kostnaden er mer fordelaktig.
Ikke-isolerende strøm er egnet for anledninger: For det første er det innendørslamper. Dette innendørs strømmiljøet er bedre, og påvirkningen fra bølgene er liten. For det andre er bruksanledningen lav spenning og liten strøm. Ikke-isolerende strøm er ikke meningsfull for lavspenningsstrømmer, fordi effektiviteten til lav spenning og store strømmer ikke er høyere enn isolasjon, og kostnaden er mye lavere. For det tredje brukes ikke-isolerende strømforsyninger i et relativt stabilt miljø. Hvis det finnes en måte å løse problemet med å undertrykke overspenninger, vil bruksområdet for ikke-isolerende strøm selvsagt utvides betraktelig!
På grunn av bølgeproblemet bør ikke skaderaten undervurderes. Generelt sett bør man tenke på bølgeproblemet når man skal reparere, returnere skadeforsikring, chip og MOS. For å redusere skaderaten er det nødvendig å vurdere overspenningsfaktorer når man designer, eller å slutte å bruke når det er i bruk, og forsøke å unngå overspenning. (Som for eksempel innendørslamper, slå dem av for øyeblikket når du slår av)
Kort sagt, bruk av isolasjon og ikke-isolasjon skyldes ofte problemet med bølgesvulst, og problemet med bølger og strømmiljøet er nært knyttet sammen. Derfor kan bruken av isolasjonsstrøm og ikke-isolasjonsstrømforsyning ofte ikke reduseres én etter én. Kostnadene er svært fordelaktige, så det er nødvendig å velge ikke-isolasjon eller isolasjon som LED-drevet strømforsyning.
5. Sammendrag
Denne artikkelen introduserer forskjellene mellom isolasjons- og ikke-isolasjonsstrøm, samt deres respektive fordeler og ulemper, tilpasningsmuligheter og valg av isolasjonsstrøm. Jeg håper at ingeniører kan bruke dette som en referanse i produktdesign. Og raskt finne problemet etter at produktet svikter.
Publisert: 08.07.2023
