“Una azafata de 23 años de China Southern Airlines se electrocutó mientras hablaba por su iPhone5 mientras se estaba cargando”, la noticia ha atraído gran atención en Internet. ¿Pueden los cargadores poner en peligro vidas? Los expertos analizan la fuga del transformador dentro del cargador del teléfono móvil, la fuga de corriente alterna de 220 VCA al extremo de CC y a través de la línea de datos a la carcasa metálica del teléfono móvil, lo que eventualmente conduce a la electrocución, lo que provoca una tragedia irreversible.
Entonces, ¿por qué la salida del cargador del teléfono móvil viene con 220 V CA? ¿A qué debemos prestar atención en la selección de una fuente de alimentación aislada? ¿Cómo distinguir entre fuentes de alimentación aisladas y no aisladas? La visión común en la industria es:
1. Fuente de alimentación aislada: No existe una conexión eléctrica directa entre el bucle de entrada y el bucle de salida de la fuente de alimentación, y la entrada y la salida están en un estado aislado de alta resistencia sin un bucle de corriente, como se muestra en la Figura 1:
2, fuente de alimentación no aislada:hay un bucle de corriente continua entre la entrada y la salida, por ejemplo, la entrada y la salida son comunes. Se toman como ejemplos un circuito flyback aislado y un circuito BUCK no aislado, como se muestra en la Figura 2. Figura 1 Fuente de alimentación aislada con transformador
1.Las ventajas y desventajas de la fuente de alimentación aislada y la fuente de alimentación no aislada.
De acuerdo con los conceptos anteriores, para la topología de fuente de alimentación común, la fuente de alimentación no aislada incluye principalmente Buck, Boost, buck-boost, etc. La fuente de alimentación aislada tiene principalmente una variedad de flyback, forward, half-bridge, LLC y otras topologías con transformadores de aislamiento.
Combinadas con fuentes de alimentación aisladas y no aisladas de uso común, podemos obtener intuitivamente algunas de sus ventajas y desventajas, las ventajas y desventajas de las dos son casi opuestas.
Para utilizar fuentes de alimentación aisladas o no aisladas, es necesario comprender cómo el proyecto real necesita fuentes de alimentación, pero antes de eso, puede comprender las principales diferencias entre fuentes de alimentación aisladas y no aisladas:
① El módulo de aislamiento tiene alta confiabilidad, pero alto costo y baja eficiencia.
②La estructura del módulo no aislado es muy simple, de bajo costo, alta eficiencia y bajo rendimiento de seguridad.
Por ello, en las siguientes ocasiones se recomienda utilizar fuente de alimentación aislada:
① En caso de posibles ocasiones de descarga eléctrica, como tomar electricidad de la red a ocasiones de CC de bajo voltaje, es necesario utilizar una fuente de alimentación CA-CC aislada;
② El bus de comunicación serie transmite datos a través de redes físicas como RS-232, RS-485 y la red de área local (CAN) del controlador. Cada uno de estos sistemas interconectados está equipado con su propia fuente de alimentación y la distancia entre los sistemas suele ser muy grande. Por lo tanto, generalmente necesitamos aislar la fuente de alimentación para realizar un aislamiento eléctrico para garantizar la seguridad física del sistema. Al aislar y cortar el circuito de conexión a tierra, el sistema queda protegido del impacto transitorio de alto voltaje y se reduce la distorsión de la señal.
③ Para los puertos de E/S externos, para garantizar el funcionamiento confiable del sistema, se recomienda aislar la fuente de alimentación de los puertos de E/S.
La tabla resumida se muestra en la Tabla 1, y las ventajas y desventajas de las dos son casi opuestas.
Tabla 1 Ventajas y desventajas de las fuentes de alimentación aisladas y no aisladas
2, la elección de potencia aislada y potencia no aislada
Al comprender las ventajas y desventajas de las fuentes de alimentación aisladas y no aisladas, cada una tiene sus propias ventajas y hemos podido emitir juicios precisos sobre algunas opciones comunes de fuentes de alimentación integradas:
① La fuente de alimentación del sistema se utiliza generalmente para mejorar el rendimiento antiinterferencias y garantizar la confiabilidad.
② Suministro de energía del IC o parte del circuito en la placa de circuito, a partir de costo-beneficio y volumen, uso preferencial de esquemas sin aislamiento.
③ Por requisitos de seguridad, si necesita conectar el AC-DC de la Electricidad Municipal, o la fuente de alimentación para uso médico, para garantizar la seguridad de la persona, debe utilizar la fuente de alimentación. En algunas ocasiones, es necesario utilizar la fuente de alimentación para reforzar el aislamiento.
④ Para el suministro de energía de comunicaciones industriales remotas, con el fin de reducir efectivamente los efectos de las diferencias geográficas y la interferencia del acoplamiento de cables, generalmente se usa un suministro de energía separado para alimentar cada nodo de comunicación por separado.
⑤ Para el uso de la fuente de alimentación de la batería, se utiliza una fuente de alimentación sin aislamiento para una duración estricta de la batería.
Al comprender las ventajas y desventajas del poder de aislamiento y no aislamiento, tienen sus propias ventajas. Para algunos diseños de fuentes de alimentación integradas de uso común, podemos resumir las ocasiones de su elección.
1.Ifuente de alimentación de aislamiento
Para mejorar el rendimiento antiinterferencias y garantizar la confiabilidad, generalmente se utiliza aislamiento.
Por requisitos de seguridad, si necesita conectarse al AC-DC de la Electricidad Municipal, o a la fuente de alimentación para uso médico, y electrodomésticos blancos, para garantizar la seguridad de la persona, debe utilizar la fuente de alimentación, como el MPS MP020, para la realimentación AC-DC original, adecuado para aplicaciones de 1 ~ 10W;
Para el suministro de energía de comunicaciones industriales remotas, con el fin de reducir efectivamente los efectos de las diferencias geográficas y la interferencia del acoplamiento de cables, generalmente se usa un suministro de energía separado para alimentar cada nodo de comunicación por separado.
2. Fuente de alimentación sin aislamiento
El IC o algún circuito en la placa de circuito se alimenta según la relación de precio y el volumen, y se prefiere la solución sin aislamiento; como la serie MPS MP150/157/MP174 AC-DC sin aislamiento, adecuada para 1 ~ 5W;
Para el caso de voltaje de trabajo inferior a 36 V, la batería se utiliza para suministrar energía, y existen requisitos estrictos de resistencia, y se prefiere una fuente de alimentación sin aislamiento, como MP2451/MPQ2451 de MPS.
Las ventajas y desventajas de la energía aislada y la fuente de alimentación sin aislamiento.
Al comprender las ventajas y desventajas del suministro de energía con aislamiento y sin aislamiento, tienen sus propias ventajas. Para algunas opciones de fuentes de alimentación integradas de uso común, podemos seguir las siguientes condiciones de juicio:
Por requisitos de seguridad, si necesita conectarse al AC-DC de la Electricidad Municipal, o a la fuente de alimentación médica, para garantizar la seguridad de la persona, debe utilizar la fuente de alimentación, y en algunas ocasiones se debe aprovechar para Mejora la fuente de alimentación de aislamiento.
Generalmente, los requisitos para el voltaje de aislamiento de energía del módulo no son muy altos, pero un voltaje de aislamiento más alto puede garantizar que la fuente de alimentación del módulo tenga una corriente de fuga menor, mayor seguridad y confiabilidad, y mejores características EMC. Por lo tanto, el nivel de voltaje de aislamiento general está por encima de 1500 VCC.
3Precauciones para la selección del módulo de potencia de aislamiento.
La resistencia de aislamiento de la fuente de alimentación también se denomina resistencia antielectricidad en el estándar nacional GB-4943. Este estándar GB-4943 son los estándares de seguridad de los equipos de información que solemos decir, para evitar que las personas sean estándares nacionales físicos y eléctricos, incluida la evitación de que los humanos resulten dañados por descargas eléctricas, daños físicos y explosiones. Como se muestra a continuación, el diagrama de estructura de la fuente de alimentación de aislamiento.
Diagrama de estructura de potencia de aislamiento.
Como indicador importante de la potencia del módulo, el estándar de aislamiento y el método de prueba resistente a la presión también se estipulan en la norma. Generalmente, la prueba de conexión de igual potencial se utiliza durante pruebas simples. El diagrama esquemático de conexión es el siguiente:
Diagrama significativo de resistencia de aislamiento.
Métodos de prueba:
Establezca el voltaje de la resistencia de voltaje al valor de resistencia de voltaje especificado, la corriente se establece como el valor de fuga especificado y el tiempo se establece en el valor de tiempo de prueba especificado;
Los medidores de presión de funcionamiento comienzan a probar y comienzan a presionar. Durante el tiempo de prueba prescrito, el módulo no debe tener golpes ni arcos volátiles.
Tenga en cuenta que el módulo de potencia de soldadura debe seleccionarse en el momento de la prueba para evitar soldaduras repetidas y dañar el módulo de potencia.
Además, preste atención:
1. Preste atención si es AC-DC o DC-DC.
2. El aislamiento del módulo de potencia de aislamiento. Por ejemplo, si la corriente continua de 1000 V cumple con los requisitos de aislamiento.
3. Si el módulo de potencia de aislamiento tiene una prueba de confiabilidad integral. El módulo de potencia debe realizarse mediante pruebas de rendimiento, pruebas de tolerancia, condiciones transitorias, pruebas de confiabilidad, pruebas de compatibilidad electromagnética EMC, pruebas de temperatura alta y baja, pruebas extremas, pruebas de vida útil, pruebas de seguridad, etc.
4. Si la línea de producción del módulo de potencia aislado está estandarizada. La línea de producción de módulos de potencia debe pasar una serie de certificaciones internacionales como ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, etc., como se muestra en la Figura 3 a continuación.
Figura 3 Certificación ISO
5. Si el módulo de potencia de aislamiento se aplica a entornos hostiles como la industria y los automóviles. El módulo de potencia no sólo se aplica al duro entorno industrial, sino también al sistema de gestión BMS de vehículos de nueva energía.
4,TLa percepción del poder de aislamiento y del poder de no aislamiento.
En primer lugar, se explica un malentendido: mucha gente piensa que la energía sin aislamiento no es tan buena como la energía con aislamiento, porque la fuente de alimentación aislada es costosa, por lo que debe ser costosa.
¿Por qué es mejor utilizar el poder de aislamiento que el no aislamiento en la impresión de todos ahora? De hecho, esta idea se mantendrá como hace unos años. Debido a que la estabilidad sin aislamiento de años anteriores de hecho no tiene aislamiento ni estabilidad, pero con la actualización de la tecnología de I + D, el no aislamiento ahora está muy maduro y se está volviendo más estable. Hablando de seguridad, de hecho, la energía sin aislamiento también es muy segura. Mientras la estructura cambie ligeramente, seguirá siendo segura para el cuerpo humano. Por la misma razón, la energía sin aislamiento también puede pasar muchos estándares de seguridad, como Ultuvsaace.
De hecho, la causa principal del daño a la fuente de alimentación sin aislamiento es causada por el aumento de voltaje en ambos extremos de la línea de alimentación de CA. También se puede decir que la onda del rayo es una oleada. Este voltaje es un alto voltaje instantáneo en ambos extremos de la línea de voltaje de CA, a veces hasta tres mil voltios. Pero el tiempo es muy corto y la energía es extremadamente fuerte. Ocurrirá cuando haya truenos, o en la misma línea de CA, cuando se desconecte una carga grande, porque también se producirá la inercia de corriente. El circuito BUCK de aislamiento se transmitirá instantáneamente a la salida, dañará el anillo de detección de corriente constante o dañará aún más el chip, lo que provocará que pasen 300 V y queme toda la lámpara. Para la fuente de alimentación antiagresiva de aislamiento, el MOS se dañará. El fenómeno es que los tubos de almacenamiento, chips y MOS se queman. Ahora la fuente de alimentación impulsada por LED falla durante el uso y más del 80% son estos dos fenómenos similares. Además, la pequeña fuente de alimentación conmutada, incluso si es un adaptador de corriente, a menudo se daña por este fenómeno, que es causado por la tensión de onda, y en la fuente de alimentación LED, es aún más común. Esto se debe a que las características de carga del LED temen especialmente a las ondas. El voltaje.
Según la teoría general, cuantos menos componentes haya en el circuito electrónico, mayor será la confiabilidad y menor será la confiabilidad de la placa de circuito de los componentes. De hecho, los circuitos sin aislamiento cuestan menos que los circuitos con aislamiento. ¿Por qué la confiabilidad del circuito de aislamiento es alta? De hecho, no es confiabilidad, pero el circuito sin aislamiento es demasiado sensible a las sobretensiones, tiene poca capacidad de inhibición y circuito de aislamiento, porque la energía ingresa primero al transformador y luego la transporta a la carga del LED desde el transformador. El circuito reductor es parte de la fuente de alimentación de entrada directamente a la carga del LED. Por lo tanto, el primero tiene una gran posibilidad de dañar el aumento de la supresión y la atenuación, por lo que es pequeño. De hecho, el problema del no aislamiento se debe principalmente al problema del aumento repentino. En la actualidad, este problema es que solo las lámparas LED se pueden ver con la probabilidad de que se puedan ver con la probabilidad. Por ello, muchas personas no se han propuesto un buen método de prevención. Mucha gente no sabe qué es el voltaje de onda, mucha gente. Las lámparas LED están rotas y no se puede encontrar el motivo. Al final sólo queda una frase. Lo que esta fuente de alimentación es inestable y se solucionará. ¿Dónde está el inestable específico? Él no lo sabe.
El suministro de energía sin aislamiento es eficiencia y el segundo es que el costo es más ventajoso.
La energía sin aislamiento es adecuada para ocasiones: en primer lugar, son las lámparas de interior. Este ambiente eléctrico interior es mejor y la influencia de las olas es pequeña. En segundo lugar, la ocasión de uso es un voltaje pequeño y una corriente pequeña. El no aislamiento no tiene sentido para las corrientes de bajo voltaje, porque la eficiencia de las corrientes grandes y de bajo voltaje no es mayor que el aislamiento y el costo es menor. En tercer lugar, la fuente de alimentación sin aislamiento se utiliza en un entorno relativamente estable. Por supuesto, si hay una manera de resolver el problema de suprimir la sobretensión, ¡el rango de aplicación de energía sin aislamiento se ampliará enormemente!
Debido al problema de las olas, no se debe subestimar la tasa de daños. Generalmente, el tipo de devolución reparada, seguro contra daños, chip y MOS primero debería pensar en el problema de las ondas. Para reducir la tasa de daño, es necesario considerar los factores de sobretensión al diseñar, o dejar de usar a los usuarios y tratar de evitar sobretensiones. (Como las lámparas interiores, apágalas por el momento cuando pelees)
En resumen, el uso de aislamiento y no aislamiento a menudo se debe al problema de las oleadas, y el problema de las olas y el entorno eléctrico están estrechamente relacionados. Por lo tanto, muchas veces el uso de energía de aislamiento y suministro de energía sin aislamiento no se puede cortar uno por uno. Los costos son muy ventajosos, por lo que es necesario elegir sin aislamiento o con aislamiento como fuente de alimentación del controlador LED.
5. Resumen
Este artículo presenta las diferencias entre el poder de aislamiento y no aislamiento, así como sus respectivas ventajas y desventajas, las ocasiones de adaptación y la selección del poder de aislamiento. Espero que los ingenieros puedan utilizar esto como referencia en el diseño de productos. Y después de que el producto falle, identifique rápidamente el problema.
Hora de publicación: 08-jul-2023
