„Dvadesettrogodišnja stjuardesa aviokompanije China Southern Airlines doživjela je strujni udar dok je razgovarala na svom iPhoneu 5 dok se punio“, vijest je privukla veliku pažnju na internetu. Mogu li punjači ugroziti živote? Stručnjaci analiziraju curenje transformatora unutar punjača za mobilni telefon, curenje naizmjenične struje 220 VAC do DC kraja i kroz podatkovnu liniju do metalnog kućišta mobilnog telefona, što na kraju dovodi do strujnog udara, nastanka nepovratne tragedije.
Zašto onda izlaz punjača za mobilni telefon dolazi sa 220V AC? Na šta trebamo obratiti pažnju pri odabiru izolovanog napajanja? Kako razlikovati izolovana i neizolovana napajanja? Uobičajeno mišljenje u industriji je:
1. Izolirano napajanjeNe postoji direktna električna veza između ulazne i izlazne petlje napajanja, a ulaz i izlaz su u izolovanom stanju visokog otpora bez strujne petlje, kao što je prikazano na slici 1:
2, neizolirano napajanje:Postoji petlja istosmjerne struje između ulaza i izlaza, na primjer, ulaz i izlaz su zajednički. Kao primjeri uzeti su izolirani flyback krug i neizolirani BUCK krug, kao što je prikazano na slici 2. Slika 1 Izolirano napajanje s transformatorom
1. Prednosti i nedostaci izoliranog i neizoliranog napajanja
Prema gore navedenim konceptima, za topologiju uobičajenog napajanja, neizolirano napajanje uglavnom uključuje Buck, Boost, buck-boost itd. Izolirano napajanje uglavnom ima različite flyback, forward, half-most, LLC i druge topologije s izolacijskim transformatorima.
U kombinaciji s uobičajeno korištenim izoliranim i neizoliranim izvorima napajanja, intuitivno možemo dobiti neke od njihovih prednosti i nedostataka, a prednosti i nedostaci ta dva su gotovo suprotni.
Da biste koristili izolirane ili neizolirane izvore napajanja, potrebno je razumjeti kako stvarni projekat zahtijeva izvore napajanja, ali prije toga, možete razumjeti glavne razlike između izoliranih i neizoliranih izvora napajanja:
① Izolacijski modul ima visoku pouzdanost, ali visoku cijenu i nisku efikasnost.
2Struktura neizoliranog modula je vrlo jednostavna, jeftina, visoko efikasna i ima slabe sigurnosne performanse.
Stoga se u sljedećim slučajevima preporučuje korištenje izoliranog napajanja:
① U slučajevima mogućeg strujnog udara, kao što je prelazak na električnu energiju iz mreže u situacije niskog napona istosmjerne struje, potrebno je koristiti izolirano AC-DC napajanje;
② Serijska komunikacijska magistrala prenosi podatke putem fizičkih mreža kao što su RS-232, RS-485 i lokalna mreža kontrolera (CAN). Svaki od ovih međusobno povezanih sistema opremljen je vlastitim napajanjem, a udaljenost između sistema je često velika. Stoga obično moramo izolirati napajanje radi električne izolacije kako bismo osigurali fizičku sigurnost sistema. Izolacijom i prekidom uzemljenja, sistem je zaštićen od prolaznog utjecaja visokog napona i smanjuje se izobličenje signala.
③ Za eksterne I/O portove, kako bi se osigurao pouzdan rad sistema, preporučuje se izolacija napajanja I/O portova.
Sažeta tabela je prikazana u Tabeli 1, a prednosti i nedostaci ta dva su gotovo suprotni.
Tabela 1 Prednosti i nedostaci izolovanih i neizolovanih izvora napajanja
2, Izbor izoliranog i neizoliranog napajanja
Razumijevanjem prednosti i nedostataka izoliranih i neizoliranih izvora napajanja, svaki ima svoje prednosti i bili smo u mogućnosti donijeti tačne procjene o nekim uobičajenim opcijama ugrađenih izvora napajanja:
① Napajanje sistema se uglavnom koristi za poboljšanje performansi protiv smetnji i osiguranje pouzdanosti.
② Napajanje integriranog kola ili dijela kola na ploči, počevši od isplativosti i volumena, preferirajući korištenje neizoliranih shema.
③ Zbog sigurnosnih zahtjeva, ako trebate spojiti AC-DC gradske električne mreže ili napajanje za medicinsku upotrebu, kako biste osigurali sigurnost osobe, morate koristiti napajanje. U nekim slučajevima, morate koristiti napajanje kako biste ojačali izolaciju.
④ Za napajanje udaljene industrijske komunikacije, kako bi se efikasno smanjili efekti geografskih razlika i smetnji u spajanju žica, obično se koristi odvojeno napajanje za napajanje svakog komunikacijskog čvora pojedinačno.
⑤ Za korištenje baterijskog napajanja, koristi se neizolirano napajanje radi strogo produženog vijeka trajanja baterije.
Razumijevanjem prednosti i nedostataka izoliranog i neizolovanog napajanja, oni imaju svoje prednosti. Za neke često korištene dizajne ugrađenih napajanja, možemo sumirati prilike njihovog izbora.
1.Isolarno napajanje
Kako bi se poboljšale performanse protiv interferencije i osigurala pouzdanost, obično se koristi izolacija.
Iz sigurnosnih razloga, ako je potrebno da se priključite na AC-DC gradsku električnu mrežu ili na napajanje za medicinsku upotrebu i bijele uređaje, radi sigurnosti osobe, morate koristiti napajanje, kao što je MPS MP020, za originalnu povratnu spregu AC-DC, pogodno za primjene od 1 ~ 10 W;
Za napajanje udaljenih industrijskih komunikacija, kako bi se efikasno smanjili efekti geografskih razlika i smetnji u spajanju žica, obično se koristi odvojeno napajanje za napajanje svakog komunikacijskog čvora pojedinačno.
2. Napajanje bez izolacije
Integrisano kolo ili neko kolo na štampanoj ploči napaja se na osnovu odnosa cijene i zapremine, a poželjnije je neizolovano rješenje; kao što je MPS MP150/157/MP174 serija buck neizolovanih AC-DC, pogodna za 1 ~ 5W;
U slučaju radnog napona ispod 36V, baterija se koristi za napajanje, a postoje strogi zahtjevi za izdržljivost, te se preferira napajanje bez izolacije, kao što je MPS-ov MP2451/MPQ2451.
Prednosti i nedostaci izoliranog i neizolovanog napajanja
Razumijevanjem prednosti i nedostataka izoliranih i neizoliranih napajanja, oni imaju svoje prednosti. Za neke često korištene izbore ugrađenih napajanja, možemo slijediti sljedeće uvjete procjene:
Iz sigurnosnih razloga, ako je potrebno da se priključite na AC-DC gradsku električnu mrežu ili na medicinsko napajanje, kako biste osigurali sigurnost osobe, morate koristiti napajanje, a u nekim slučajevima morate poboljšati izolaciju napajanja.
Generalno, zahtjevi za napon izolacije napajanja modula nisu jako visoki, ali viši napon izolacije može osigurati da napajanje modula ima manju struju curenja, veću sigurnost i pouzdanost, te bolje EMC karakteristike. Stoga je opći nivo napona izolacije iznad 1500 VDC.
3, mjere opreza pri odabiru izolacijskog modula napajanja
Izolacijski otpor napajanja se u nacionalnom standardu GB-4943 naziva i otpornost na električnu energiju. Ovaj standard GB-4943 često se koristi kao nacionalni standard sigurnosti informacijske opreme kako bi se spriječilo fizičko i električno oštećenje ljudi, uključujući izbjegavanje oštećenja električnom strujom, fizičkog oštećenja i eksplozije. Kao što je prikazano u nastavku, strukturni dijagram izolacijskog napajanja.
Dijagram strukture izolacijske snage
Kao važan pokazatelj snage modula, standardom je propisan i standard izolacije i metode ispitivanja otpornosti na pritisak. Generalno, ispitivanje spajanja s jednakim potencijalom se uglavnom koristi tokom jednostavnog ispitivanja. Šematski dijagram spajanja je sljedeći:
Značajan dijagram izolacijskog otpora
Metode ispitivanja:
Postavite napon naponskog otpora na specificiranu vrijednost naponskog otpora, struja se postavlja kao specificirana vrijednost curenja, a vrijeme se postavlja na specificiranu vrijednost vremena ispitivanja;
Radni mjerači pritiska započinju ispitivanje i počinju pritiskati. Tokom propisanog vremena ispitivanja, modul treba biti bez udaraca i bez luka.
Imajte na umu da modul za zavarivanje treba odabrati u vrijeme testiranja kako bi se izbjeglo ponovljeno zavarivanje i oštećenje modula za napajanje.
Osim toga, obratite pažnju:
1. Obratite pažnju da li je AC-DC ili DC-DC.
2. Izolacija izolacijskog energetskog modula. Na primjer, da li 1000V DC ispunjava zahtjeve izolacije.
3. Da li je izolacijski modul napajanja podvrgnut sveobuhvatnom testu pouzdanosti. Modul napajanja treba proći testiranjem performansi, testiranjem tolerancije, prelaznim uslovima, testiranjem pouzdanosti, testom elektromagnetne kompatibilnosti EMC-a, testiranjem visokih i niskih temperatura, ekstremnim testiranjem, testiranjem vijeka trajanja, testiranjem sigurnosti itd.
4. Da li je proizvodna linija izolovanog energetskog modula standardizovana. Proizvodna linija energetskih modula mora proći niz međunarodnih certifikata kao što su ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, itd., kao što je prikazano na slici 3 ispod.
Slika 3 ISO certifikacija
5. Da li se izolacijski modul napajanja primjenjuje u teškim okruženjima kao što su industrija i automobili. Modul napajanja se ne primjenjuje samo u teškim industrijskim okruženjima, već i u BMS sistemu upravljanja vozilima s novom energijom.
4,TPercepcija moći izolacije i moći neizolacije
Prije svega, objašnjava se jedno nerazumijevanje: Mnogi ljudi misle da neizolaciono napajanje nije tako dobro kao izolaciono napajanje, jer je izolovano napajanje skupo, pa mora biti skupo.
Zašto je, po utisku svih sada, bolje koristiti izolacijsko napajanje nego neizolovano? Zapravo, ova ideja je ista kao i prije nekoliko godina. Jer neizolovana stabilnost u prethodnim godinama zaista nije postojala, ali uz ažuriranje tehnologije istraživanja i razvoja, neizolovanost je sada vrlo zrela i postaje stabilnija. Govoreći o sigurnosti, neizolovana energija je zapravo također vrlo sigurna. Sve dok se struktura malo promijeni, i dalje je sigurna za ljudsko tijelo. Iz istog razloga, neizolovana energija može zadovoljiti i mnoge sigurnosne standarde, kao što su: Ultuvsaace.
U stvari, glavni uzrok oštećenja neizolovanog napajanja je uzrokovan skokom napona na oba kraja AC linije. Može se reći i da je val munje prenapon. Ovaj napon je trenutno visok na oba kraja AC linije, ponekad i do tri hiljade volti. Ali vrijeme je vrlo kratko, a energija izuzetno jaka. To će se dogoditi kada grmi ili na istoj AC liniji, kada se isključi veliko opterećenje, jer će se pojaviti i inercija struje. Izolacijski BUCK krug će se trenutno prenijeti na izlaz, oštetivši prsten za detekciju konstantne struje ili dodatno oštetivši čip, uzrokujući prolaz od 300 V i sagorijevanje cijele lampe. Kod izolacijskog antiagresivnog napajanja, MOS tranzistor će biti oštećen. Fenomen je pregorijevanje memorije, čipa i MOS cijevi. Sada su LED napajanja loša tokom upotrebe, a više od 80% su ova dva slična fenomena. Štaviše, malo preklopno napajanje, čak i ako je u pitanju adapter za napajanje, često je oštećeno ovom pojavom, koja je uzrokovana naponom valova, a kod LED napajanja to je još češće. To je zato što LED karakteristike opterećenja posebno podsjećaju na napon valova.
Prema opštoj teoriji, što je manje komponenti u elektronskom kolu, to je veća pouzdanost, a što je niža, to je veća pouzdanost štampane ploče komponenti. U stvari, neizolovana kola su manja od izolacionih kola. Zašto je pouzdanost izolacionog kola visoka? U stvari, to nije pouzdanost, već neizolovano kolo je previše osjetljivo na prenapon, ima slabu inhibitornu sposobnost i izolaciono kolo, jer energija prvo ulazi u transformator, a zatim se prenosi iz transformatora do LED opterećenja. Buck kolo je dio ulaznog napajanja direktno do LED opterećenja. Stoga, prvo ima veliku vjerovatnoću oštećenja od prenapona u suzbijanju i slabljenju, tako da je mala. U stvari, problem neizolacije je uglavnom zbog problema prenapona. Trenutno, ovaj problem je što se samo LED lampe mogu vidjeti iz vjerovatnoće da se mogu vidjeti iz vjerovatnoće. Stoga mnogi ljudi nisu predložili dobru metodu prevencije. Sve više ljudi ne zna šta je talasni napon, mnogi ljudi. LED lampe su pokvarene, a razlog se ne može pronaći. Na kraju, postoji samo jedna rečenica. Ovo napajanje je nestabilno i to će se riješiti. Gdje je konkretno nestabilno, on ne zna.
Neizolovano napajanje je efikasnije, a druga prednost je što je cijena povoljnija.
Neizolovano napajanje je pogodno za sljedeće prilike: Prije svega, to su unutrašnje lampe. Ovo unutrašnje električno okruženje je bolje i uticaj talasa je mali. Drugo, primjena je mali napon i mala struja. Neizolovano napajanje nije značajno za struje niskog napona, jer efikasnost niskog napona i velikih struja nije veća od izolacije, a cijena je znatno niža. Treće, neizolovano napajanje se koristi u relativno stabilnom okruženju. Naravno, ako postoji način da se riješi problem suzbijanja prenapona, raspon primjene neizolovanog napajanja će se znatno proširiti!
Zbog problema s valovima, stopa oštećenja ne treba podcijeniti. Općenito, vrsta popravka, oštećenje osiguranja, čip i MOS-ovi prvo trebaju uzeti u obzir problem valova. Kako bi se smanjila stopa oštećenja, potrebno je uzeti u obzir faktore prenapona prilikom dizajniranja ili isključiti korisnike kada se koriste i pokušati izbjeći prenapon. (Na primjer, isključite unutarnje lampe za neko vrijeme kada se borite)
Ukratko, upotreba izolacije i neizolacije često je uzrokovana problemom talasnog udara, a problem talasa i električnog okruženja je usko povezan. Stoga se često upotreba izolovanog i neizolovanog napajanja ne može smanjiti jedno po jedno. Troškovi su vrlo povoljni, pa je potrebno odabrati neizolovano ili izolacijsko napajanje za LED pogon.
5. Sažetak
Ovaj članak predstavlja razlike između izolacijske i neizolacijske snage, kao i njihove prednosti i nedostatke, prilike prilagođavanja i odabir izolacijske snage. Nadam se da inženjeri mogu koristiti ovo kao referencu u dizajnu proizvoda. Nakon što proizvod zakaže, problem se može brzo locirati.
Vrijeme objave: 08.07.2023.
