”En 23-årig flygvärdinna på China Southern Airlines fick en elchock när hon pratade i sin iPhone 5 medan den laddades”, nyheten har väckt stor uppmärksamhet online. Kan laddare vara livshotande? Experter analyserar transformatorläckaget inuti mobiltelefonladdaren, 220VAC växelströmsläckage till likströmsänden, och genom dataledningen till mobiltelefonens metallhölje, vilket så småningom leder till elchock, vilket i sin tur leder till en oåterkallelig tragedi.
Så varför har mobiltelefonladdaren 220V AC i utgången? Vad bör vi vara uppmärksamma på när vi väljer en isolerad strömförsörjning? Hur skiljer man mellan isolerade och icke-isolerade strömförsörjningar? Den vanliga uppfattningen i branschen är:
1. Isolerad strömförsörjningDet finns ingen direkt elektrisk förbindelse mellan ingångsslingan och utgångsslingan på strömförsörjningen, och ingången och utgången är i ett isolerat högresistivt tillstånd utan strömslinga, som visas i figur 1:
2, icke-isolerad strömförsörjning:Det finns en likströmsslinga mellan ingången och utgången, till exempel är ingången och utgången gemensamma. En isolerad flyback-krets och en icke-isolerad BUCK-krets tas som exempel, som visas i figur 2. Figur 1 Isolerad strömförsörjning med transformator
1. Fördelar och nackdelar med isolerad strömförsörjning och icke-isolerad strömförsörjning
Enligt ovanstående koncept inkluderar den icke-isolerade strömförsörjningen för den vanliga strömförsörjningstopologin huvudsakligen Buck, Boost, buck-boost, etc. Isoleringsströmförsörjningen har huvudsakligen en mängd olika flyback-, forward-, halvbrygg-, LLC- och andra topologier med isoleringstransformatorer.
I kombination med vanligt förekommande isolerade och icke-isolerade nätaggregat kan vi intuitivt förstå deras fördelar och nackdelar, och fördelarna och nackdelarna med de två är nästan motsatta.
För att använda isolerade eller oisolerade nätaggregat är det nödvändigt att förstå hur det faktiska projektet behöver strömförsörjningen, men innan dess kan du förstå de viktigaste skillnaderna mellan isolerade och oisolerade nätaggregat:
① Isoleringsmodulen har hög tillförlitlighet, men hög kostnad och låg effektivitet.
②Strukturen hos den icke-isolerade modulen är mycket enkel, låg kostnad, hög effektivitet och dålig säkerhetsprestanda.
Därför rekommenderas det att använda isolerad strömförsörjning i följande fall:
① Vid risk för elektriska stötar, såsom att ta el från elnätet till lågspännings-likströmsförsörjning, måste en isolerad AC-DC-strömförsörjning användas;
② Seriell kommunikationsbussen överför data via fysiska nätverk som RS-232, RS-485 och styrenhetens lokala nätverk (CAN). Var och en av dessa sammankopplade system är utrustade med sin egen strömförsörjning, och avståndet mellan systemen är ofta långt. Därför behöver vi vanligtvis isolera strömförsörjningen för elektrisk isolering för att säkerställa systemets fysiska säkerhet. Genom att isolera och avbryta jordslingan skyddas systemet från transienta högspänningsstötar och signalförvrängningen minskas.
③ För externa I/O-portar rekommenderas det att isolera strömförsörjningen till I/O-portarna för att säkerställa systemets tillförlitliga drift.
Den sammanfattade tabellen visas i tabell 1, och fördelarna och nackdelarna med de två är nästan motsatta.
Tabell 1 Fördelar och nackdelar med isolerade och icke-isolerade nätaggregat
2, Valet av isolerad kraft och icke-isolerad kraft
Genom att förstå fördelarna och nackdelarna med isolerade och icke-isolerade nätaggregat har var och en sina egna fördelar, och vi har kunnat göra korrekta bedömningar om några vanliga alternativ för inbyggda nätaggregat:
① Systemets strömförsörjning används generellt för att förbättra störningsskyddet och säkerställa tillförlitlighet.
② Strömförsörjning av IC eller del av kretsen i kretskortet, med utgångspunkt från kostnadseffektivitet och volym, med företräde vid användning av icke-isoleringssystem.
③ Av säkerhetsskäl, om du behöver ansluta AC-DC till kommunal el, eller strömförsörjning för medicinskt bruk, för att garantera personens säkerhet, måste du använda strömförsörjning. I vissa fall måste du använda strömförsörjning för att stärka isoleringen.
④ För strömförsörjning av industriell fjärrkommunikation, för att effektivt minska effekterna av geografiska skillnader och störningar från trådkopplingar, används den vanligtvis för separat strömförsörjning för att driva varje kommunikationsnod ensam.
⑤ För användning av batteriströmförsörjning används en icke-isolerande strömförsörjning för strikt batterilivslängd.
Genom att förstå fördelarna och nackdelarna med isolerad och icke-isolerad strömförsörjning har de sina egna fördelar. För några vanligt förekommande inbyggda strömförsörjningsdesigner kan vi sammanfatta de tillfällen då de valts.
1.Iisoleringsströmförsörjning
För att förbättra anti-interferensprestanda och säkerställa tillförlitlighet används det generellt att använda isolering.
Av säkerhetsskäl, om du behöver ansluta till kommunal el, strömförsörjning för medicinskt bruk och vita apparater, måste du för att garantera personens säkerhet använda en strömförsörjning, till exempel MPS MP020, för originalåterkopplings-AC-DC, lämplig för 1 ~ 10W-applikationer;
För strömförsörjning av industriell fjärrkommunikation, för att effektivt minska effekterna av geografiska skillnader och störningar från trådkopplingar, används den vanligtvis för separat strömförsörjning för att driva varje kommunikationsnod ensam.
2. Strömförsörjning utan isolation
IC:n eller någon krets i kretskortet drivs av prisförhållandet och volymen, och den icke-isolerande lösningen är att föredra; såsom MPS MP150/157/MP174-seriens icke-isolerade buck-strömförsörjning AC-DC, lämplig för 1 ~ 5W;
Vid arbetsspänning under 36V används batteriet för strömförsörjning, och det finns strikta krav på uthållighet, och icke-isolerande strömförsörjning är att föredra, såsom MPS MP2451/MPQ2451.
För- och nackdelar med isolerad strömförsörjning och icke-isolerad strömförsörjning
Genom att förstå fördelarna och nackdelarna med isolerade och icke-isolerade strömförsörjningar har de sina egna fördelar. För några vanligt förekommande alternativ för inbyggda strömförsörjningar kan vi följa följande bedömningsvillkor:
Av säkerhetsskäl, om du behöver ansluta till kommunal el, AC-DC eller strömförsörjning för medicinska ändamål, måste du använda strömförsörjningen för att garantera personens säkerhet, och vissa tillfällen måste användas för att förbättra isoleringen av strömförsörjningen.
Generellt sett är kraven för modulens spänningsisolering inte särskilt höga, men högre spänningsisolering kan säkerställa att modulens strömförsörjning har en mindre läckström, högre säkerhet och tillförlitlighet, samt bättre EMC-egenskaper. Därför är den allmänna spänningsnivån över 1500 VDC.
3, försiktighetsåtgärder vid val av isoleringsströmmodul
Strömförsörjningens isoleringsmotstånd kallas även antielektrisk styrka i den nationella standarden GB-4943. Denna GB-4943-standard är säkerhetsstandarden för informationsutrustning som vi ofta säger, för att förhindra att människor skadas fysiskt och elektriskt, inklusive att undvika att människor skadas av elektriska stötar, fysiska skador och explosioner. Som visas nedan är strukturdiagrammet för den isolerade strömförsörjningen.
Diagram över isoleringskraftstruktur
Som en viktig indikator på modulens effekt anges även standarden för isolering och trycktålighetstest i standarden. Generellt används likapotentialanslutningstest vid enkel testning. Anslutningsschemat ser ut som följer:
Signifikantdiagram över isoleringsmotstånd
Testmetoder:
Ställ in spänningsmotståndets spänning till det angivna spänningsmotståndsvärdet, strömmen ställs in som det angivna läckagevärdet och tiden ställs in på det angivna testtidsvärdet;
Drifttrycksmätarna börjar testa och pressa. Under den föreskrivna testtiden ska modulen vara opåverkad och fri från flygbågar.
Observera att svetseffektmodulen bör väljas vid testtillfället för att undvika upprepad svetsning och skador på effektmodulen.
Dessutom, var uppmärksam på:
1. Var uppmärksam på om det är AC-DC eller DC-DC.
2. Isoleringen av isoleringsströmmodulen. Till exempel, om 1000V DC uppfyller isoleringskraven.
3. Huruvida den isolerade kraftmodulen har genomgått ett omfattande tillförlitlighetstest. Kraftmodulen bör utföras med prestandatestning, toleranstestning, transienta förhållanden, tillförlitlighetstestning, EMC-elektromagnetisk kompatibilitetstestning, hög- och lågtemperaturtestning, extremtestning, livslängdstestning, säkerhetstestning etc.
4. Huruvida produktionslinjen för den isolerade kraftmodulen är standardiserad. Produktionslinjen för kraftmodulen måste klara ett antal internationella certifieringar såsom ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, etc., såsom visas i figur 3 nedan.
Figur 3 ISO-certifiering
5. Huruvida isoleringskraftmodulen används i tuffa miljöer som industri och bilar. Kraftmodulen används inte bara i tuffa industriella miljöer, utan även i BMS-hanteringssystem för nya energifordon.
4,TUppfattningen om isoleringskraft och icke-isoleringskraft
Först och främst förklaras ett missförstånd: Många tror att icke-isolerande strömförsörjning inte är lika bra som isolerande strömförsörjning, eftersom en isolerad strömförsörjning är dyr, så den måste vara dyr.
Varför är det bättre att använda isoleringskraft än icke-isolering, enligt allas nuvarande uppfattning? Faktum är att den här idén har hållit sig till densamma som för några år sedan. Eftersom den icke-isoleringsstabiliteten från tidigare år verkligen inte har någon isolering och stabilitet, men med uppdateringen av FoU-tekniken är icke-isoleringen nu mycket mogen och den blir mer stabil. På tal om säkerhet är faktiskt icke-isoleringskraft också mycket säker. Så länge strukturen ändras något är den fortfarande säker för människokroppen. Av samma anledning kan icke-isoleringskraft också uppfylla många säkerhetsstandarder, till exempel: Ultuvsaace.
Faktum är att grundorsaken till skadorna på den icke-isolerade strömförsörjningen orsakas av den ökade spänningen i båda ändar av växelströmsledningen. Man kan också säga att blixtvågen är en spänningsstöt. Denna spänning är en omedelbar hög spänning i båda ändar av växelströmsledningen, ibland så hög som tre tusen volt. Men tiden är mycket kort och energin är extremt stark. Det kommer att hända vid åska, eller på samma växelströmsledning, när en stor belastning kopplas bort, eftersom strömtröghet också kommer att uppstå. Isolerings-BUCK-kretsen kommer omedelbart att överföras till utgången, skada konstantströmsdetekteringsringen eller ytterligare skada chipet, vilket orsakar att 300 V passerar och bränner hela lampan. För den isolerade anti-aggressiva strömförsörjningen kommer MOS att skadas. Fenomenet är att lagring, chipet och MOS-rören bränns ut. Nu är den LED-drivna strömförsörjningen dålig under användning, och mer än 80 % är dessa två liknande fenomen. Dessutom skadas ofta den lilla switchande nätaggregatet, även om det är en nätadapter, av detta fenomen, som orsakas av vågspänning, och i LED-nätaggregat är det ännu vanligare. Detta beror på att LED-lampans belastningsegenskaper är särskilt rädda för vågspänning.
Enligt den allmänna teorin, ju färre komponenter i den elektroniska kretsen, desto högre tillförlitlighet, och ju lägre, desto fler komponenter i kretskortets tillförlitlighet. Faktum är att icke-isolerande kretsar är sämre än isolerande kretsar. Varför är tillförlitligheten i isolerande kretsar hög? Faktum är att det inte är tillförlitlighet, men icke-isolerande kretsar är för känsliga för överspänningar, dåliga hämmande förmåga och isolerande kretsar, eftersom energin först kommer in i transformatorn och sedan transporteras från transformatorn till LED-belastningen. Buck-kretsen är en del av ingångsströmförsörjningen direkt till LED-belastningen. Därför finns det en stor risk för skador på överspänningar genom att undertrycka och dämpa dem, så den är liten. Faktum är att problemet med bristande isolering främst beror på överspänningar. För närvarande är detta problem att det bara är LED-lamporna som kan ses utifrån sannolikheten att de kan ses utifrån sannolikheten. Därför har många inte föreslagit en bra förebyggande metod. Fler människor vet inte vad vågspänning är, många människor. LED-lamporna är trasiga och orsaken kan inte hittas. Till slut finns det bara en mening. Vad denna strömförsörjning är instabil och det kommer att lösas. Var den specifika instabila är, vet han inte.
Icke-isolerande strömförsörjning är effektivitet, och det andra är att kostnaden är mer fördelaktig.
Isolerad strömförsörjning är lämplig för tillfällen: För det första är det inomhuslampor. Denna inomhusmiljö med el är bättre och vågornas inverkan är liten. För det andra är användningstillfället låg spänning och liten ström. Isolerad strömförsörjning är inte meningsfull för lågspänningsströmmar, eftersom effektiviteten hos lågspänning och stora strömmar inte är högre än isolering, och kostnaden är mycket lägre. För det tredje används den isolerade strömförsörjningen i en relativt stabil miljö. Om det finns ett sätt att lösa problemet med att undertrycka överspänningar, kommer användningsområdet för isolerad ström naturligtvis att breddas avsevärt!
På grund av vågproblemet bör man inte underskatta skadefrekvensen. Generellt sett bör man först tänka på vågproblemet vid reparation, retur av skador, försäkring, chip och MOS. För att minska skadefrekvensen är det nödvändigt att beakta överspänningsfaktorer vid design, eller att avbryta användningen när den används och försöka undvika överspänningar. (T.ex. inomhuslampor, stäng av dem för tillfället när du slår sönder)
Sammanfattningsvis beror användningen av isolering och icke-isolering ofta på problemet med vågstötar, och problemet med vågor och elmiljön är nära besläktat. Därför kan användningen av isolerad strömförsörjning och icke-isolering många gånger inte minskas enskilt. Kostnaderna är mycket fördelaktiga, så det är nödvändigt att välja icke-isolering eller isolering som LED-driven strömförsörjning.
5. Sammanfattning
Den här artikeln introducerar skillnaderna mellan isolerad och icke-isolerad kraft, samt deras respektive fördelar och nackdelar, anpassningstillfällen och valet av isoleringskraft. Jag hoppas att ingenjörer kan använda detta som referens i produktdesign. Och snabbt identifiera problemet efter att produkten slutat fungera.
Publiceringstid: 8 juli 2023
