”23-vuotias China Southern Airlinesin lentoemäntä sai sähköiskun puhuessaan iPhone 5:llä sen latauksen aikana”, uutinen on herättänyt laajaa huomiota verkossa. Voivatko laturit vaarantaa ihmishenkiä? Asiantuntijat analysoivat matkapuhelimen laturin sisällä olevan muuntajan vuotoa, 220 VAC:n vaihtovirran vuotoa tasavirtapäähän ja datalinjan kautta matkapuhelimen metallikuoreen, ja lopulta sähköiskun, joka on peruuttamaton tragedia.
Miksi matkapuhelimen laturin lähtöjännite on 220 V AC? Mihin tulisi kiinnittää huomiota eristetyn virtalähteen valinnassa? Miten erottaa eristetyt ja eristämättömät virtalähteet? Yleinen näkemys alalla on:
1. Eristetty virtalähdeVirtalähteen tulo- ja lähtösilmukan välillä ei ole suoraa sähköistä yhteyttä, ja tulo ja lähtö ovat eristetyssä, korkearesistanssisessa tilassa ilman virtasilmukkaa, kuten kuvassa 1 on esitetty:
2, eristämätön virtalähde:Tulon ja lähdön välillä on tasavirtasilmukka, esimerkiksi tulo ja lähtö ovat yhteisiä. Esimerkkeinä käytetään eristettyä flyback-piiriä ja eristämätöntä BUCK-piiriä, kuten kuvassa 2 on esitetty. Kuva 1: Eristetty virtalähde muuntajalla
1. Eristetyn ja eristämättömän virtalähteen edut ja haitat
Yllä olevien käsitteiden mukaisesti yleisessä virtalähdetopologiassa eristämätön virtalähde sisältää pääasiassa Buck-, Boost- ja buck-boost-tyyppejä. Eristysvirtalähteessä on pääasiassa erilaisia flyback-, forward-, half-silta-, LLC- ja muita topologioita eristysmuuntajilla.
Yhdessä yleisesti käytettyjen eristettyjen ja eristämättömien virtalähteiden kanssa voimme intuitiivisesti saada joitakin niiden eduista ja haitoista, näiden kahden edut ja haitat ovat lähes päinvastaiset.
Eristettyjen tai eristämättömien virtalähteiden käyttämiseksi on ymmärrettävä, miten varsinainen projekti tarvitsee virtalähteitä, mutta ennen sitä on ymmärrettävä eristettyjen ja eristämättömien virtalähteiden tärkeimmät erot:
① Eristysmoduulilla on korkea luotettavuus, mutta se on kallis ja hyötysuhde alhainen.
②Eristämättömän moduulin rakenne on hyvin yksinkertainen, edullinen, tehokas ja huono turvallisuustaso.
Siksi seuraavissa tilanteissa on suositeltavaa käyttää eristettyä virtalähdettä:
① Sähköiskun vaaratilanteissa, kuten sähkön ottamisessa verkosta pienjännitteiseen tasavirtaan, on käytettävä eristettyä AC-DC-virtalähdettä;
② Sarjaliikenneväylä siirtää dataa fyysisten verkkojen, kuten RS-232:n, RS-485:n ja ohjaimen lähiverkon (CAN), kautta. Jokaisella näistä toisiinsa kytketyistä järjestelmistä on oma virtalähde, ja järjestelmien välinen etäisyys on usein suuri. Siksi virtalähde on yleensä eristettävä sähköeristyksen varmistamiseksi järjestelmän fyysisen turvallisuuden varmistamiseksi. Maadoitussilmukan eristäminen ja katkaiseminen suojaa järjestelmää ohimeneviltä suurjänniteiskuilta ja vähentää signaalin vääristymistä.
③ Ulkoisten I/O-porttien virransyöttö on suositeltavaa eristää järjestelmän luotettavan toiminnan varmistamiseksi.
Yhteenvetotaulukko on esitetty taulukossa 1, ja näiden kahden edut ja haitat ovat lähes vastakkaiset.
Taulukko 1 Eristämättömien ja eristämättömien virtalähteiden edut ja haitat
2, Eristetyn ja eristämättömän tehon valinta
Ymmärtämällä eristettyjen ja eristämättömien virtalähteiden edut ja haitat, jokaisella on omat etunsa, ja olemme pystyneet tekemään tarkkoja arvioita joistakin yleisistä sulautetuista virtalähdevaihtoehdoista:
① Järjestelmän virtalähdettä käytetään yleensä häiriönsietokyvyn parantamiseen ja luotettavuuden varmistamiseen.
② Piirilevyn IC-piirin tai piirin osan virransyöttö kustannustehokkaasta ja volyymitehokkaasta alkaen, ensisijaisesti eristämättömien järjestelmien käyttö.
③ Turvallisuusvaatimusten mukaisesti, jos sinun on kytkettävä kunnallisen sähkön AC-DC-virtalähde tai lääketieteellisen käytön virtalähde, sinun on käytettävä virtalähdettä henkilön turvallisuuden varmistamiseksi. Joissakin tapauksissa sinun on käytettävä virtalähdettä eristyksen vahvistamiseksi.
④ Etäteollisuuden tietoliikenteen virransyötössä käytetään yleensä erillistä virtalähdettä kunkin tietoliikennesolmun virransyöttöön erikseen, jotta maantieteellisten erojen ja johtojen kytkentähäiriöiden vaikutukset voidaan tehokkaasti vähentää.
⑤ Akkukäyttöisessä virtalähteessä käytetään eristämätöntä virtalähdettä akun käyttöiän pidentämiseksi.
Ymmärtämällä eristämisen ja eristämättömän tehon edut ja haitat, niillä on omat etunsa. Joidenkin yleisesti käytettyjen sulautettujen virtalähteiden suunnittelussa voimme tiivistää sen valinnan.
1.Iaurinkovirtalähde
Häiriöneston parantamiseksi ja luotettavuuden varmistamiseksi sitä käytetään yleensä eristyksen käyttämiseen.
Turvallisuusvaatimusten mukaisesti, jos sinun on kytkettävä laite kunnalliseen sähköverkkoon tai lääketieteelliseen virtalähteeseen ja valkoisiin laitteisiin, sinun on käytettävä virtalähdettä, kuten MPS MP020, alkuperäiseen takaisinkytkentään tarkoitettuun AC-DC-virtalähteeseen, joka sopii 1–10 W:n sovelluksiin, jotta voit varmistaa henkilön turvallisuuden.
Etäteollisuuden tietoliikenteen virransyötössä käytetään yleensä erillistä virtalähdettä kunkin tietoliikennesolmun virransyöttöön erikseen, jotta maantieteellisten erojen ja johtojen kytkentähäiriöiden vaikutukset voidaan tehokkaasti vähentää.
2. Eristämätön virtalähde
Piirilevyn IC tai jokin piiri saa virtansa hinta- ja tilavuussuhteesta, ja eristämätön ratkaisu on parempi; kuten MPS MP150/157/MP174 -sarjan eristämätön AC-DC-muunnin, joka sopii 1–5 W:lle;
Jos käyttöjännite on alle 36 V, virransyöttöön käytetään akkua, jonka kestävyydelle on tiukat vaatimukset, ja eristämätöntä virtalähdettä, kuten MPS:n MP2451/MPQ2451, suositellaan.
Eristysvirransyötön ja eristämättömän virtalähteen edut ja haitat
Ymmärtämällä eristämisen ja eristämättömän virtalähteen edut ja haitat, jokaisella on omat etunsa. Joidenkin yleisesti käytettyjen sulautettujen virtalähteiden osalta voimme noudattaa seuraavia arviointiperusteita:
Turvallisuusvaatimusten vuoksi, jos sinun on kytkettävä kunnan sähköverkkoon tai lääketieteelliseen virtalähteeseen, sinun on käytettävä virtalähdettä henkilön turvallisuuden varmistamiseksi, ja joissakin tapauksissa on käytettävä eristysvirtalähteen parantamiseksi.
Yleensä moduulin tehon eristysjännitteen vaatimukset eivät ole kovin korkeat, mutta korkeampi eristysjännite voi varmistaa, että moduulin virtalähteellä on pienempi vuotovirta, suurempi turvallisuus ja luotettavuus sekä paremmat EMC-ominaisuudet. Siksi yleinen eristysjännite on yli 1500 VDC.
3, eristystehomoduulin valintaa koskevat varotoimet
Virtalähteen eristysresistanssia kutsutaan myös sähkönkestävyyslujuudeksi GB-4943-kansallisessa standardissa. Tämä GB-4943-standardi on tietoliikennelaitteiden turvallisuusstandardi, jota usein kutsutaan kansalliseksi standardiksi ihmisten fyysisten ja sähköisten vaurioiden estämiseksi, mukaan lukien sähköiskujen, fyysisten vaurioiden ja räjähdysten aiheuttamien vaurioiden välttämiseksi. Kuten alla on esitetty, eristysvirtalähteen rakennekaavio.
Eristystehorakenteen kaavio
Tärkeänä moduulin tehon indikaattorina standardissa on määritelty myös eristys- ja paineenkestotestausmenetelmä. Yleensä yksinkertaisessa testauksessa käytetään tasapotentiaaliliitäntätestiä. Kytkentäkaavio on seuraava:
Merkittävä eristysresistanssin kaavio
Testausmenetelmät:
Aseta jännitevastuksen jännite määritettyyn jännitevastuksen arvoon, virta asetetaan määritettyyn vuotoarvoon ja aika asetetaan määritettyyn testiajan arvoon;
Käyttöpainemittarit aloittavat testauksen ja puristamisen. Määrätyn testausajan aikana moduulin tulee olla kuvioton ja siinä ei saa esiintyä valokaarta.
Huomaa, että hitsaustehomoduuli tulee valita testaushetkellä, jotta vältetään toistuva hitsaus ja tehomoduulin vaurioituminen.
Lisäksi kiinnitä huomiota:
1. Kiinnitä huomiota siihen, onko kyseessä AC-DC vai DC-DC.
2. Eristystehomoduulin eristys. Esimerkiksi täyttääkö 1000 V DC eristysvaatimukset.
3. Onko eristystehomoduulilla kattava luotettavuustesti? Tehomoduulille on tehtävä suorituskykytestaus, toleranssitestaus, transienttiolosuhteiden testaus, luotettavuustestaus, EMC-sähkömagneettisen yhteensopivuuden testaus, korkean ja matalan lämpötilan testaus, ääritestaus, käyttöikätestaus, turvallisuustestaus jne.
4. Onko eristetyn tehomoduulin tuotantolinja standardoitu. Tehomoduulin tuotantolinjan on läpäistävä useita kansainvälisiä sertifiointeja, kuten ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 jne., kuten alla olevassa kuvassa 3 on esitetty.
Kuva 3 ISO-sertifiointi
5. Soveltuuko eristystehomoduuli vaativiin ympäristöihin, kuten teollisuuteen ja autoihin? Tehomoduulia ei käytetä ainoastaan vaativiin teollisuusympäristöihin, vaan myös uusien energiankulutuksen ajoneuvojen BMS-hallintajärjestelmässä.
4,Teristäytymisvoiman ja eristäytymättömyyden voiman käsitys
Ensinnäkin selitetään väärinkäsitys: Monet ihmiset ajattelevat, että eristämätön virtalähde ei ole yhtä hyvä kuin eristävä virtalähde, koska eristetty virtalähde on kallis, joten sen täytyy olla kallis.
Miksi eristäytymisvoima on nykyään parempi vaihtoehto kuin eristäytymisvoima? Itse asiassa tämä ajatus on pysynyt muutaman vuoden takaisessa ajatuksessa. Koska eristäytymisvoima ei aiempina vuosina ollut vakaa eikä eristynyt, tutkimus- ja kehitysteknologian päivitysten myötä eristäytymisvoima on nyt erittäin kypsä ja vakaa. Turvallisuudesta puheen ollen, eristäytymisvoima on itse asiassa myös erittäin turvallinen. Niin kauan kuin rakennetta muutetaan hieman, se on silti turvallinen ihmiskeholle. Samasta syystä eristäytymisvoima voi myös läpäistä monia turvallisuusstandardeja, kuten: Ultuvsaace.
Itse asiassa eristämättömän virtalähteen vaurioiden perimmäinen syy on jännitepiikit vaihtovirtajohdon molemmissa päissä. Voidaan myös sanoa, että salama-aalto on piikki. Tämä jännite on hetkellinen korkea jännite vaihtovirtajohdon molemmissa päissä, joskus jopa kolmetuhatta volttia. Mutta aika on hyvin lyhyt ja energia on erittäin voimakas. Se tapahtuu ukkosen aikana tai samalla vaihtovirtajohdolla, kun suuri kuorma irrotetaan, koska myös virraninertia esiintyy. Eristävä BUCK-piiri välittää jännitteen välittömästi lähtöön, vahingoittaa vakiovirran tunnistusrengasta tai vahingoittaa sirua edelleen, aiheuttaen 300 V:n läpikulun ja koko lampun polttamisen. Eristävässä ja aggressiivisessa virtalähteessä MOS-piiri vaurioituu. Ilmiö on varastoinnin, sirun ja MOS-putkien palaminen. LED-käyttöinen virtalähde on huonossa käytössä, ja yli 80 % näistä kahdesta ilmiöstä on samanlaisia. Lisäksi pienikokoiset kytkentävirtalähteet, vaikka ne olisivatkin virtalähteitä, vaurioituvat usein tämän aaltojännitteen aiheuttaman ilmiön vuoksi, ja LED-virtalähteissä tämä on vielä yleisempää. Tämä johtuu siitä, että LEDien kuormitusominaisuudet pelkäävät erityisesti aaltoja. Jännite.
Yleisen teorian mukaan mitä vähemmän komponentteja elektronisessa piirissä on, sitä suurempi on luotettavuus ja mitä pienempi, sitä suurempi on komponentin piirilevyn luotettavuus. Itse asiassa eristämättömät piirit ovat heikompia kuin eristävät piirit. Miksi eristyspiirin luotettavuus on korkea? Itse asiassa se ei ole luotettavuus, vaan eristämätön piiri on liian herkkä ylijännitettä vastaan, sen estokyky on heikko ja eristyspiiri on siksi, että energia tulee ensin muuntajaan ja sitten muuntajasta LED-kuormaan. Puck-piiri on osa LED-kuorman syöttövirtalähdettä. Siksi ensin mainitulla on suuri riski ylijännitettä vastaan vaimentaa ja vahingoittaa sitä, joten se on pieni. Itse asiassa eristämättömyyden ongelma johtuu pääasiassa ylijänniteongelmasta. Tällä hetkellä tämä ongelma on se, että vain LED-lamput näkyvät todennäköisyydellä. Siksi monet ihmiset eivät ole ehdottaneet hyvää ehkäisymenetelmää. Yhä useammat ihmiset eivät tiedä, mitä aaltojännite on, monet ihmiset. LED-lamput ovat rikki, eikä syytä löydy. Lopulta on vain yksi lause. Mikä tässä virtalähteessä on epävakaa, ja se ratkaistaan. Missä tämä epävakaa tila on, sitä hän ei tiedä.
Eristämätön virtalähde on tehokkuus, ja toinen on, että kustannukset ovat edullisemmat.
Eristämätön virtalähde sopii seuraaviin tilanteisiin: Ensinnäkin se on tarkoitettu sisävalaisimille. Tämä sisätilojen sähköympäristö on parempi ja aaltojen vaikutus on pieni. Toiseksi, käyttötarkoitukset ovat pienet jännitteet ja virrankulutus. Eristämätön virtalähde ei ole merkityksellinen pienjännitevirroille, koska pienjännitteen ja suurten virtojen hyötysuhde ei ole parempi kuin eristyksen, ja kustannukset ovat pienemmät. Kolmanneksi, eristämätöntä virtalähdettä käytetään suhteellisen vakaassa ympäristössä. Tietenkin, jos on olemassa tapa ratkaista ylijännitesuojausongelma, eristämättömän virtalähteen käyttöalue laajenee huomattavasti!
Aaltojen aiheuttaman ongelman vuoksi vaurioiden määrää ei pidä aliarvioida. Yleisesti ottaen korjauksen tyyppi, vakuutusvauriot, sirut ja MOS-piirit tulisi ensin ottaa huomioon aaltojen aiheuttama ongelma. Vaurioiden määrän vähentämiseksi on otettava huomioon ylijännitetekijät suunnittelussa tai pysäytettävä käyttäjät käytön aikana ja yritettävä välttää ylijännitettä. (Sammuta esimerkiksi sisävalot hetkeksi, kun olet liikkeellä.)
Yhteenvetona voidaan todeta, että eristämisen ja eristämättömyyden käyttö johtuu usein aaltojen aiheuttamasta ylikuormituksesta, ja aaltojen ja sähköympäristön ongelmat liittyvät läheisesti toisiinsa. Siksi usein eristämisvirransyötön ja eristämättömän virtalähteen käyttöä ei voida vähentää erikseen. Kustannukset ovat erittäin edullisia, joten LED-käyttölaitteen virtalähteeksi on valittava eristämätön tai eristävä versio.
5. Yhteenveto
Tässä artikkelissa esitellään eristys- ja ei-eristystehon erot, sekä niiden edut ja haitat, sopeutumiskerrat ja eristystehon valinta. Toivon, että insinöörit voivat käyttää tätä referenssinä tuotesuunnittelussa. Ja kun tuote pettää, ongelma voidaan nopeasti paikantaa.
Julkaisun aika: 08.07.2023
