„Eine 23-jährige Flugbegleiterin der China Southern Airlines erlitt einen Stromschlag, als sie während des Ladevorgangs mit ihrem iPhone 5 sprach“, die Nachricht hat im Internet große Aufmerksamkeit erregt.Können Ladegeräte lebensgefährlich sein?Experten analysieren den Leckstrom des Transformators im Ladegerät des Mobiltelefons, den Leckstrom des 220-VAC-Wechselstroms zum DC-Ende und über die Datenleitung zum Metallgehäuse des Mobiltelefons und führen schließlich zu einem Stromschlag, dem Auftreten einer irreversiblen Tragödie.
Warum ist der Ausgang des Handy-Ladegeräts also mit 220 V Wechselstrom ausgestattet?Worauf sollten wir bei der Auswahl einer isolierten Stromversorgung achten?Wie unterscheidet man zwischen isolierten und nicht isolierten Netzteilen?Die gängige Meinung in der Branche ist:
1. Isolierte Stromversorgung: Es besteht keine direkte elektrische Verbindung zwischen der Eingangsschleife und der Ausgangsschleife des Netzteils, und der Eingang und der Ausgang befinden sich in einem isolierten hochohmigen Zustand ohne Stromschleife, wie in Abbildung 1 dargestellt:
2, nicht isolierte Stromversorgung:Zwischen Eingang und Ausgang besteht eine Gleichstromschleife, d. h. Eingang und Ausgang sind gemeinsam.Als Beispiele dienen ein isolierter Flyback-Schaltkreis und ein nicht isolierter BUCK-Schaltkreis, wie in Abbildung 2 dargestellt. Abbildung 1 Isolierte Stromversorgung mit Transformator
1. Die Vor- und Nachteile der isolierten Stromversorgung und der nicht isolierten Stromversorgung
Gemäß den oben genannten Konzepten umfasst die nicht isolierte Stromversorgung für die allgemeine Stromversorgungstopologie hauptsächlich Buck, Boost, Buck-Boost usw. Die isolierte Stromversorgung verfügt hauptsächlich über eine Vielzahl von Flyback-, Vorwärts-, Halbbrücken- und LLC-Stromversorgungen andere Topologien mit Trenntransformatoren.
In Kombination mit häufig verwendeten isolierten und nicht isolierten Netzteilen können wir intuitiv einige ihrer Vor- und Nachteile erkennen, die Vor- und Nachteile der beiden sind nahezu gegensätzlich.
Um isolierte oder nicht isolierte Netzteile zu verwenden, ist es notwendig zu verstehen, wie das eigentliche Projekt Netzteile benötigt. Zuvor können Sie jedoch die Hauptunterschiede zwischen isolierten und nicht isolierten Netzteilen verstehen:
① Das Isolationsmodul weist eine hohe Zuverlässigkeit, aber hohe Kosten und einen geringen Wirkungsgrad auf.
②Die Struktur des nicht isolierten Moduls ist sehr einfach, kostengünstig, hocheffizient und weist eine schlechte Sicherheitsleistung auf.
Daher wird in den folgenden Fällen empfohlen, eine isolierte Stromversorgung zu verwenden:
① Bei möglichen Stromschlägen, wie z. B. der Entnahme von Strom aus dem Netz zu Niederspannungs-Gleichstromquellen, muss eine isolierte AC-DC-Stromversorgung verwendet werden.
② Der serielle Kommunikationsbus überträgt Daten über physische Netzwerke wie RS-232, RS-485 und das lokale Netzwerk (CAN) des Controllers.Jedes dieser miteinander verbundenen Systeme ist mit einer eigenen Stromversorgung ausgestattet und die Entfernung zwischen den Systemen ist oft groß.Daher müssen wir normalerweise die Stromversorgung zur elektrischen Isolierung isolieren, um die physische Sicherheit des Systems zu gewährleisten.Durch die Isolierung und Unterbrechung der Erdungsschleife wird das System vor transienten Hochspannungseinflüssen geschützt und die Signalverzerrung wird reduziert.
③ Für externe I/O-Ports wird empfohlen, die Stromversorgung der I/O-Ports zu isolieren, um den zuverlässigen Betrieb des Systems zu gewährleisten.
Die zusammengefasste Tabelle ist in Tabelle 1 dargestellt, und die Vor- und Nachteile der beiden sind nahezu gegensätzlich.
Tabelle 1 Vor- und Nachteile isolierter und nicht isolierter Stromversorgungen
2. Die Wahl zwischen isolierter und nicht isolierter Stromversorgung
Durch das Verständnis der Vor- und Nachteile von isolierten und nicht isolierten Netzteilen haben wir festgestellt, dass jedes seine eigenen Vorteile hat, und wir konnten genaue Urteile über einige gängige Optionen für eingebettete Netzteile fällen:
① Die Stromversorgung des Systems dient im Allgemeinen der Verbesserung der Entstörungsleistung und der Gewährleistung der Zuverlässigkeit.
② Stromversorgung des IC oder eines Teils der Schaltung auf der Leiterplatte, ausgehend von Kosteneffizienz und Volumen, bevorzugte Verwendung von Nicht-Isolations-Systemen.
③ Aus Sicherheitsgründen müssen Sie das Netzteil verwenden, wenn Sie den Wechselstrom-Gleichstrom des städtischen Stromnetzes oder die Stromversorgung für medizinische Zwecke anschließen müssen, um die Sicherheit der Person zu gewährleisten.In manchen Fällen müssen Sie die Stromversorgung verwenden, um die Isolierung zu verstärken.
④ Für die Stromversorgung der industriellen Fernkommunikation wird im Allgemeinen eine separate Stromversorgung verwendet, um jeden Kommunikationsknoten einzeln mit Strom zu versorgen, um die Auswirkungen geografischer Unterschiede und Kabelkopplungsstörungen wirksam zu reduzieren.
⑤ Bei Verwendung einer Batteriestromversorgung wird für eine lange Batterielebensdauer eine nichtisolierende Stromversorgung verwendet.
Durch das Verständnis der Vor- und Nachteile der isolierten und nicht isolierten Stromversorgung haben sie ihre eigenen Vorteile.Für einige häufig verwendete eingebettete Netzteildesigns können wir die Anlässe ihrer Wahl zusammenfassen.
1.ISolarstromversorgung
Um die Anti-Interferenz-Leistung zu verbessern und die Zuverlässigkeit sicherzustellen, wird im Allgemeinen eine Isolierung verwendet.
Aus Sicherheitsgründen müssen Sie, um die Sicherheit der Person zu gewährleisten, die Stromversorgung verwenden, wenn Sie an den Wechselstrom-Gleichstrom des städtischen Stromnetzes oder die Stromversorgung für medizinische Zwecke und weiße Geräte anschließen müssen, um die Sicherheit der Person zu gewährleisten. wie der MPS MP020, für die ursprüngliche AC-DC-Rückkopplung, geeignet für 1 ~ 10 W-Anwendungen;
Um die Auswirkungen geografischer Unterschiede und Kabelkopplungsstörungen wirksam zu reduzieren, wird bei der Stromversorgung der industriellen Fernkommunikation im Allgemeinen eine separate Stromversorgung verwendet, um jeden Kommunikationsknoten einzeln mit Strom zu versorgen.
2. Nicht-isolierende Stromversorgung
Der IC oder ein Schaltkreis auf der Leiterplatte wird durch das Preisverhältnis und das Volumen mit Strom versorgt, und die nicht-isolierende Lösung wird bevorzugt;wie der nichtisolierende AC-DC-Abwärtswandler der Serie MPS MP150/157/MP174, geeignet für 1 ~ 5 W;
Bei einer Arbeitsspannung unter 36 V wird die Batterie zur Stromversorgung verwendet, und es gelten strenge Anforderungen an die Lebensdauer. Daher wird eine nicht-isolierende Stromversorgung bevorzugt, wie z. B. MP2451/MPQ2451 von MPS.
Die Vor- und Nachteile der isolierten Stromversorgung und der nicht isolierten Stromversorgung
Durch das Verständnis der Vor- und Nachteile der isolierten und nicht isolierten Stromversorgung haben sie ihre eigenen Vorteile.Für einige häufig verwendete Optionen für eingebettete Netzteile können wir die folgenden Beurteilungsbedingungen befolgen:
Wenn Sie aus Sicherheitsgründen eine Verbindung zum Wechselstrom-Gleichstromnetz der städtischen Elektrizitätsversorgung oder zur medizinischen Stromversorgung herstellen müssen, um die Sicherheit der Person zu gewährleisten, müssen Sie die Stromversorgung verwenden, und in einigen Fällen müssen Sie sich daran gewöhnen Verbessern Sie die Isolationsstromversorgung.
Im Allgemeinen sind die Anforderungen an die Isolationsspannung der Modulstromversorgung nicht sehr hoch, aber eine höhere Isolationsspannung kann dafür sorgen, dass die Stromversorgung des Moduls einen geringeren Leckstrom aufweist, die Sicherheit und Zuverlässigkeit höher ist und die EMV-Eigenschaften besser sind.Daher liegt der allgemeine Isolationsspannungspegel über 1500 VDC.
3, Vorsichtsmaßnahmen für die Auswahl des Isolationsstrommoduls
Der Isolationswiderstand des Netzteils wird in der nationalen Norm GB-4943 auch als Anti-Elektrizitätsfestigkeit bezeichnet.Bei diesem GB-4943-Standard handelt es sich um die Sicherheitsstandards von Informationsgeräten, von denen wir oft sagen, dass sie verhindern sollen, dass Menschen physische und elektrische physische und elektrische Standards einhalten, einschließlich der Vermeidung von Vermeidungsschäden. Menschen werden durch Stromschläge, physische Schäden und Explosionen geschädigt.Wie unten gezeigt, das Strukturdiagramm der Isolationsstromversorgung.
Diagramm der Isolationsleistungsstruktur
Als wichtiger Indikator für die Modulleistung ist in der Norm auch der Standard der Isolations- und Druckfestigkeitsprüfmethode festgelegt.Im Allgemeinen wird bei einfachen Tests die Potenzialgleichheitsverbindungsprüfung verwendet.Das Anschlussschema sieht wie folgt aus:
Signifikantes Diagramm des Isolationswiderstands
Testmethoden:
Stellen Sie die Spannung des Spannungswiderstands auf den angegebenen Spannungswiderstandswert ein, stellen Sie den Strom auf den angegebenen Leckagewert ein und stellen Sie die Zeit auf den angegebenen Testzeitwert ein.
Betriebsdruckmessgeräte beginnen mit der Prüfung und beginnen mit dem Pressen.Während der vorgeschriebenen Testzeit sollte das Modul musterfrei und frei von Störlichtbögen sein.
Beachten Sie, dass das Schweißstrommodul zum Zeitpunkt des Tests ausgewählt werden sollte, um wiederholtes Schweißen und eine Beschädigung des Strommoduls zu vermeiden.
Beachten Sie außerdem:
1. Achten Sie darauf, ob es sich um AC-DC oder DC-DC handelt.
2. Die Isolierung des Isolationsleistungsmoduls.Zum Beispiel, ob die 1000-V-Gleichspannung die Isolationsanforderungen erfüllt.
3. Ob das Isolationsleistungsmodul einem umfassenden Zuverlässigkeitstest unterzogen wurde.Das Leistungsmodul sollte Leistungstests, Toleranztests, Übergangsbedingungen, Zuverlässigkeitstests, EMV-Tests zur elektromagnetischen Verträglichkeit, Tests bei hohen und niedrigen Temperaturen, Extremtests, Lebensdauertests, Sicherheitstests usw. unterzogen werden.
4. Ob die Produktionslinie des isolierten Leistungsmoduls standardisiert ist.Die Produktionslinie für Leistungsmodule muss eine Reihe internationaler Zertifizierungen wie ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 usw. bestehen, wie in Abbildung 3 unten dargestellt.
Abbildung 3 ISO-Zertifizierung
5. Ob das Isolationsleistungsmodul in rauen Umgebungen wie Industrie und Automobilen eingesetzt wird.Das Leistungsmodul wird nicht nur in rauen Industrieumgebungen eingesetzt, sondern auch im BMS-Managementsystem von Fahrzeugen mit neuer Energie.
4,TDie Wahrnehmung von Isolationskraft und Nicht-Isolationskraft
Zunächst wird ein Missverständnis erklärt: Viele Leute denken, dass nicht isolierte Stromversorgung nicht so gut ist wie isolierte Stromversorgung, weil die isolierte Stromversorgung teuer ist und daher teuer sein muss.
Warum ist es nach Ansicht aller jetzt besser, Isolationskraft zu nutzen als Nicht-Isolation?Tatsächlich besteht diese Idee darin, in der Idee vor einigen Jahren zu bleiben.Denn die Nicht-Isolationsstabilität in den vergangenen Jahren hatte zwar keine Isolation und Stabilität, aber mit der Aktualisierung der Forschungs- und Entwicklungstechnologie ist die Nicht-Isolation jetzt sehr ausgereift und wird stabiler.Apropos Sicherheit: Tatsächlich ist die Stromversorgung ohne Isolierung auch sehr sicher.Solange die Struktur leicht verändert ist, ist sie für den menschlichen Körper immer noch ungefährlich.Aus dem gleichen Grund kann die nicht isolierte Stromversorgung auch viele Sicherheitsstandards erfüllen, wie zum Beispiel: Ultuvsaace.
Tatsächlich ist die Hauptursache für die Beschädigung des nicht isolierten Netzteils der Spannungsanstieg an beiden Enden der Wechselstromleitung.Man kann auch sagen, dass die Blitzwelle eine Überspannung ist.Bei dieser Spannung handelt es sich um eine sofortige Hochspannung an beiden Enden der Wechselspannungsleitung, die manchmal bis zu dreitausend Volt betragen kann.Aber die Zeit ist sehr kurz und die Energie ist extrem stark.Dies geschieht bei Gewitter oder auf derselben Wechselstromleitung, wenn eine große Last abgeschaltet wird, da auch die Stromträgheit auftritt.Der isolierte BUCK-Schaltkreis führt sofort zum Ausgang, beschädigt den Konstantstrom-Erkennungsring oder beschädigt den Chip weiter, wodurch 300 V durchgelassen werden und die gesamte Lampe durchbrennt.Durch die Isolierung der antiaggressiven Stromversorgung wird der MOS beschädigt.Das Phänomen ist, dass Speicher, Chip und MOS-Röhren durchgebrannt sind.Nun ist das LED-betriebene Netzteil während des Gebrauchs defekt, und bei mehr als 80 % handelt es sich um zwei ähnliche Phänomene.Darüber hinaus wird das kleine Schaltnetzteil, selbst wenn es sich um ein Netzteil handelt, häufig durch dieses Phänomen beschädigt, das durch Wellenspannung verursacht wird, und bei LED-Netzteilen kommt es noch häufiger vor.Dies liegt daran, dass die Lastcharakteristik der LED besonders wellenangst ist.Die Spannung.
Nach der allgemeinen Theorie gilt: Je weniger Komponenten in der elektronischen Schaltung vorhanden sind, desto höher ist die Zuverlässigkeit und desto geringer ist die Zuverlässigkeit der Leiterplatte.Tatsächlich sind nicht isolierte Schaltkreise weniger isoliert als Schaltkreise.Warum ist die Zuverlässigkeit der Trennschaltung hoch?Tatsächlich ist es nicht zuverlässig, aber der nicht isolierte Schaltkreis ist zu empfindlich gegenüber Überspannungen, hat eine schlechte Hemmfähigkeit und einen Isolationsschaltkreis, da die Energie zuerst in den Transformator gelangt und sie dann vom Transformator zur LED-Last transportiert.Die Buck-Schaltung ist Teil der Eingangsstromversorgung direkt zur LED-Last.Daher besteht bei Ersterem eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Unterdrückungs- und Dämpfungsstoß beschädigt wird, und ist daher gering.Tatsächlich ist das Problem der fehlenden Isolierung hauptsächlich auf das Problem der Überspannung zurückzuführen.Derzeit besteht dieses Problem darin, dass nur die LED-Lampen von der Wahrscheinlichkeit her gesehen werden können.Daher haben viele Menschen keine gute Präventionsmethode vorgeschlagen.Viele Menschen wissen nicht, was Wellenspannung ist.Die LED-Lampen sind kaputt und die Ursache kann nicht gefunden werden.Am Ende gibt es nur einen Satz.Was diese Stromversorgung instabil macht, wird behoben.Wo der konkrete Instabile ist, weiß er nicht.
Die nichtisolierende Stromversorgung ist effizienter, und zweitens sind die Kosten vorteilhafter.
Nicht-Isolationsstrom eignet sich für verschiedene Anlässe: Erstens sind es Innenlampen.Diese elektrische Umgebung in Innenräumen ist besser und der Einfluss der Wellen ist gering.Zweitens ist der Verwendungszweck eine kleine Spannung und ein kleiner Strom.Nichtisolation ist für Niederspannungsströme nicht sinnvoll, da der Wirkungsgrad von Niederspannungs- und großen Strömen nicht höher ist als der von Isolation und die Kosten geringer sind als viel.Drittens wird die nicht isolierte Stromversorgung in einer relativ stabilen Umgebung verwendet.Wenn es eine Möglichkeit gibt, das Problem der Überspannungsunterdrückung zu lösen, wird sich der Anwendungsbereich der nichtisolierenden Stromversorgung natürlich erheblich erweitern!
Aufgrund der Wellenproblematik ist die Schadensquote nicht zu unterschätzen.Generell gilt, dass die Art der reparierten Rücksendung, die Beschädigung von Versicherungen, Chips und MOS als erstes an das Problem der Wellen denken sollte.Um die Schadensrate zu reduzieren, ist es notwendig, beim Entwurf die Überspannungsfaktoren zu berücksichtigen oder Benutzer bei der Verwendung zu verlassen und zu versuchen, Überspannungen zu vermeiden.(Zum Beispiel Innenlampen, schalten Sie sie vorerst aus, wenn Sie kämpfen)
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung von Isolierung und Nichtisolierung häufig auf das Problem des Wellenstoßes zurückzuführen ist und das Problem der Wellen und der Elektrizitätsumgebung eng miteinander verbunden ist.Daher kann die Verwendung von isolierter Stromversorgung und nicht isolierter Stromversorgung oft nicht einzeln reduziert werden.Die Kosten sind sehr vorteilhaft, daher ist es notwendig, als Stromversorgung für den LED-Antrieb eine Nicht-Isolation oder eine Isolation zu wählen.
5. Zusammenfassung
In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen isolierter und nicht isolierter Stromversorgung sowie ihre jeweiligen Vor- und Nachteile, Anpassungsmöglichkeiten und die Auswahl der isolierten Stromversorgung vorgestellt.Ich hoffe, dass Ingenieure dies als Referenz für das Produktdesign nutzen können.Und wenn das Produkt ausfällt, lokalisieren Sie schnell das Problem.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.07.2023