„Egy 23 éves China Southern Airlines légiutas-kísérő áramütést szenvedett, miközben töltés közben az iPhone 5-jén beszélt” – a hír széles körű figyelmet kapott az interneten. Veszélyeztethetik-e a töltők az életet? A szakértők elemzik a mobiltelefon-töltőben lévő transzformátor szivárgását, a 220 V AC váltakozó áram szivárgását az egyenáramú véghez, valamint az adatvezetéken keresztül a mobiltelefon fémházába, ami végül áramütéshez, visszafordíthatatlan tragédiához vezethet.
Akkor miért van az, hogy a mobiltelefon-töltő kimenete 220 V AC? Mire kell figyelnünk a leválasztott tápegység kiválasztásakor? Hogyan lehet megkülönböztetni a leválasztott és a nem leválasztott tápegységeket? Az iparágban az általános nézet a következő:
1. Izolált tápegységNincs közvetlen elektromos kapcsolat a tápegység bemeneti hurokja és kimeneti hurokja között, a bemenet és a kimenet szigetelt, nagy ellenállású állapotban van áramhurok nélkül, ahogy az az 1. ábrán látható:
2, nem szigetelt tápegység:Van egy egyenáramú hurok a bemenet és a kimenet között, például a bemenet és a kimenet közös. Példaként egy elszigetelt flyback áramkört és egy nem elszigetelt BUCK áramkört vesszük, ahogy a 2. ábra mutatja. 1. ábra Izolált tápegység transzformátorral
1. A leválasztott és a nem leválasztott tápegység előnyei és hátrányai
A fenti koncepciók szerint a közös tápegység-topológia esetében a nem izolált tápegység főként Buck, Boost, buck-boost stb. típusú tápegységeket foglal magában. Az izolációs tápegység főként flyback, forward, félhíd, LLC és egyéb, izolációs transzformátorokkal ellátott topológiákkal rendelkezik.
A gyakran használt izolált és nem izolált tápegységekkel kombinálva intuitív módon megismerhetjük azok előnyeit és hátrányait, a kettő előnyei és hátrányai szinte ellentétesek.
Szigetelt vagy nem szigetelt tápegységek használatához meg kell érteni, hogy a tényleges projekt hogyan igényel tápegységeket, de előtte érdemes megismerni a szigetelt és nem szigetelt tápegységek közötti főbb különbségeket:
① Az izolációs modul nagy megbízhatósággal rendelkezik, de magas költséggel és alacsony hatásfokkal.
②A nem izolált modul szerkezete nagyon egyszerű, alacsony költségű, nagy hatásfokú és gyenge biztonsági teljesítményű.
Ezért a következő esetekben ajánlott szigetelt tápegységet használni:
① Áramütés veszélye esetén, például ha a hálózatról alacsony feszültségű egyenáramú áramot vesznek fel, szigetelt AC-DC tápegységet kell használni;
② A soros kommunikációs busz fizikai hálózatokon, például RS-232, RS-485 és vezérlő helyi hálózatán (CAN) keresztül továbbítja az adatokat. Ezen összekapcsolt rendszerek mindegyike saját tápegységgel rendelkezik, és a rendszerek közötti távolság gyakran nagy. Ezért általában le kell választanunk a tápegységet az elektromos leválasztás érdekében, hogy biztosítsuk a rendszer fizikai biztonságát. A földelőhurok leválasztásával és levágásával a rendszer védve van a tranziens nagyfeszültségű hatásoktól, és csökken a jel torzulása.
③ Külső I/O portok esetén a rendszer megbízható működésének biztosítása érdekében ajánlott az I/O portok tápellátását leválasztani.
Az összesített táblázatot az 1. táblázat mutatja, és a kettő előnyei és hátrányai szinte ellentétesek.
1. táblázat A szigetelt és nem szigetelt tápegységek előnyei és hátrányai
2, Az elszigetelt és nem elszigetelt teljesítmény választása
Az elszigetelt és nem elszigetelt tápegységek előnyeinek és hátrányainak megértésével mindegyiknek megvannak a maga előnyei, és pontos ítéleteket tudtunk alkotni néhány gyakori beágyazott tápegység-lehetőségről:
① A rendszer tápegységét általában az interferencia-védelmi teljesítmény javítására és a megbízhatóság biztosítására használják.
② Az IC vagy az áramkör egy részének tápellátása az áramköri lapon, költséghatékony és nagy mennyiségű megoldással, előnyben részesítve a nem izolációs sémák használatát.
③ Biztonsági követelmények miatt, ha a városi elektromos hálózat AC-DC-jét vagy az orvosi tápegységet csatlakoztatni kell, a személy biztonsága érdekében használnia kell a tápegységet. Bizonyos esetekben a tápegységet a szigetelés megerősítése érdekében kell használni.
④ A távoli ipari kommunikáció tápellátásához a földrajzi különbségek és a vezetékes csatlakozási interferencia hatásainak hatékony csökkentése érdekében általában külön tápegységet használnak az egyes kommunikációs csomópontok önálló áramellátásához.
⑤ Akkumulátoros tápellátás esetén a szigorú akkumulátor-élettartam érdekében nem leválasztott tápegységet kell használni.
Ha megértjük az izolációs és nem izolációs tápellátás előnyeit és hátrányait, felfedezhetjük, hogy mindegyiknek megvannak a maga előnyei. Néhány gyakran használt beágyazott tápegység-kialakítás esetében összefoglalhatjuk a választásának okait.
1.Inapelemes tápegység
Az interferencia-ellenállás javítása és a megbízhatóság biztosítása érdekében általában izolációt alkalmaznak.
Biztonsági követelmények esetén, ha a városi elektromos hálózathoz, orvosi célú tápegységhez vagy fehér készülékekhez kell csatlakozni, a személy biztonsága érdekében az eredeti visszacsatolású AC-DC tápegységhez MPS MP020 típusú tápegységet kell használni, amely 1–10 W-os alkalmazásokhoz alkalmas.
A távoli ipari kommunikáció tápellátásához a földrajzi különbségek és a vezetékes csatlakozási interferencia hatásainak hatékony csökkentése érdekében általában külön tápegységet használnak az egyes kommunikációs csomópontok önálló áramellátására.
2. Nem leválasztott tápegység
Az áramköri lapon lévő IC-t vagy valamilyen áramkört az ár-érték arány és a térfogat táplálja, és a nem leválasztott megoldás előnyösebb; mint például az MPS MP150/157/MP174 sorozatú, nem leválasztott AC-DC, amely 1 ~ 5 W-hoz alkalmas;
36 V alatti üzemi feszültség esetén az akkumulátort használják áramellátásra, és szigorú követelmények vannak a tartósságra vonatkozóan, ezért a nem leválasztott tápegységet részesítik előnyben, mint például az MPS MP2451/MPQ2451-es típusa.
A leválasztó és a nem leválasztó tápegység előnyei és hátrányai
Ha megértjük a leválasztásos és nem leválasztásos tápegységek előnyeit és hátrányait, felfedezhetjük, hogy mindegyiknek megvannak a maga előnyei. Néhány gyakran használt beágyazott tápegység esetében a következő megítélési feltételeket követhetjük:
Biztonsági követelmények miatt, ha a városi villamosenergia-hálózathoz vagy az orvosi tápegységhez kell csatlakozni, a személy biztonsága érdekében használnia kell a tápegységet, és bizonyos esetekben a tápegység leválasztását is fokozni kell.
Általában a modul tápfeszültségének leválasztási feszültségére vonatkozó követelmények nem túl magasak, de a magasabb leválasztási feszültség biztosíthatja a modul tápegységének kisebb szivárgási áramát, nagyobb biztonságát és megbízhatóságát, valamint jobb EMC-jellemzőit. Ezért az általános leválasztási feszültségszint meghaladja az 1500 VDC-t.
3, az izolációs teljesítménymodul kiválasztására vonatkozó óvintézkedések
A tápegység szigetelési ellenállását a GB-4943 nemzeti szabványban áramütés elleni szilárdságnak is nevezik. Ez a GB-4943 szabvány az információs berendezések biztonsági szabványa, amelyet gyakran emlegetünk, és amelynek célja, hogy megakadályozza az emberek fizikai és elektromos sérüléseit, beleértve az emberek áramütésből, fizikai sérülésből és robbanásból eredő károsodásának elkerülését. Az alábbiakban a szigetelési tápegység szerkezeti ábrája látható.
Izolációs teljesítménystruktúra diagram
A modul teljesítményének fontos mutatójaként a szabvány előírja a szigetelési és nyomásállósági vizsgálati módszert is. Az egyszerű vizsgálatok során általában az egyenlő potenciálú csatlakozási vizsgálatot alkalmazzák. A csatlakozási vázlat a következő:
A szigetelési ellenállás jelentős diagramja
Vizsgálati módszerek:
Állítsa be a feszültségellenállás feszültségét a megadott feszültségellenállás értékre, az áramot a megadott szivárgási értékre, az időt pedig a megadott tesztidő értékre állítja be;
Az üzemi nyomásmérők megkezdik a tesztelést és a préselést. Az előírt tesztelési idő alatt a modulnak mintázatmentesnek és ívhőtől mentesnek kell lennie.
Vegye figyelembe, hogy a hegesztőteljesítmény-modult a teszteléskor kell kiválasztani, hogy elkerülje az ismételt hegesztést és a teljesítménymodul károsodását.
Ezenkívül figyeljen a következőkre:
1. Figyelj oda, hogy AC-DC vagy DC-DC típusról van-e szó.
2. A leválasztó teljesítménymodul szigetelése. Például, hogy az 1000 V DC megfelel-e a szigetelési követelményeknek.
3. A leválasztó teljesítménymodul átfogó megbízhatósági teszten esett-e át. A teljesítménymodult teljesítményteszttel, toleranciavizsgálattal, tranziens körülmények közötti teszteléssel, megbízhatósági teszteléssel, EMC elektromágneses kompatibilitási teszttel, magas és alacsony hőmérsékleti teszteléssel, extrém teszteléssel, élettartam-teszttel, biztonsági teszteléssel stb. kell elvégezni.
4. Szabványosított-e a leválasztott teljesítménymodul gyártósora? A teljesítménymodul gyártósorának számos nemzetközi tanúsítványon kell átesnie, például ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 stb., amint az az alábbi 3. ábrán látható.
3. ábra ISO minősítés
5. Hogy a leválasztó teljesítménymodult alkalmazzák-e zord környezetben, például iparban és autóiparban? A teljesítménymodult nemcsak a zord ipari környezetben alkalmazzák, hanem az új energiahordozók BMS-kezelőrendszerében is.
4,TAz izolációs erő és a nem-izolációs erő felfogása
Először is, egy félreértést magyarázunk el: Sokan azt gondolják, hogy a nem leválasztott tápegység nem olyan jó, mint a leválasztott tápegység, mivel a leválasztott tápegység drága, tehát drágának kell lennie.
Miért gondolják úgy manapság mindenki, hogy jobb az izolációs energiaforrás használata a nem-izolációnál? Valójában ez az elképzelés néhány évvel ezelőtt is megmaradt. Mivel a nem-izolációs stabilitás a korábbi években valóban nem volt izolációval és stabilitással, de a kutatás-fejlesztési technológia frissítésével a nem-izoláció mára nagyon kiforrott és stabilabbá válik. A biztonságról szólva, valójában a nem-izolációs energiaforrás is nagyon biztonságos. Amíg a szerkezet kissé megváltozik, továbbra is biztonságos az emberi szervezet számára. Ugyanezen okból a nem-izolációs energiaforrás számos biztonsági szabványnak is megfelelhet, például: Ultuvsaace.
Valójában a nem leválasztott tápegység károsodásának kiváltó oka a váltakozó áramú vezeték mindkét végén fellépő túlfeszültség. Más néven villámhullám túlfeszültség. Ez a feszültség azonnali nagyfeszültséget jelent a váltakozó áramú vezeték mindkét végén, néha akár háromezer voltot is elérve. De az idő nagyon rövid, és az energia rendkívül erős. Ez akkor fordul elő, amikor mennydörgés van, vagy ugyanazon a váltakozó áramú vezetéken, amikor egy nagy terhelést leválasztanak, mivel az áram tehetetlensége is fellép. A leválasztó BUCK áramkör azonnal továbbítja a feszültséget a kimenetre, károsítja az állandó áramérzékelő gyűrűt, vagy tovább károsítja a chipet, ami 300 V áthaladását okozza, és az egész lámpát kiégeti. A leválasztó, anti-agresszív tápegység esetében a MOS sérül. A jelenség a tároló, a chip és a MOS csövek kiégését okozza. A LED-es tápegységek használat közben meghibásodnak, és több mint 80%-ban ez a két jelenség hasonló. Ráadásul a kis kapcsolóüzemű tápegységeket, még ha hálózati adapterről is van szó, gyakran károsítja ez a jelenség, amelyet a hullámfeszültség okoz, és a LED tápegységekben ez még gyakoribb. Ez azért van, mert a LED terhelési karakterisztikája különösen fél a hullámoktól. A feszültség.
Az általános elmélet szerint minél kevesebb alkatrész van egy elektronikus áramkörben, annál nagyobb a megbízhatóság, és minél alacsonyabb, annál megbízhatóbb az alkatrész áramköri lapja. Valójában a nem leválasztott áramkörök kevésbé megbízhatóak, mint a leválasztott áramkörök. Miért magas a leválasztott áramkör megbízhatósága? Valójában nem megbízható, hanem a nem leválasztott áramkör túlérzékeny a túlfeszültségre, gyenge a gátló képessége, és a leválasztott áramkör azért van, mert az energia először a transzformátorba jut, majd onnan a LED-terheléshez továbbítja. A buck áramkör a bemeneti tápegység része, amely közvetlenül a LED-terheléshez csatlakozik. Ezért az előbbinél nagy az esélye a túlfeszültség elnyomásának és csillapításának, így kicsi. Valójában a leválasztottság problémája főként a túlfeszültség problémájának köszönhető. Jelenleg ez a probléma az, hogy a LED-lámpák csak a látható valószínűségből láthatók. Ezért sokan nem javasoltak jó megelőzési módszert. Többen nem tudják, mi a hullámfeszültség, sokan. A LED-lámpák elromlottak, és az okát nem lehet megtalálni. Végül csak egy mondat van. Mitől instabil ez a tápegység, és ez megoldódik. Hogy hol van ez a konkrét instabil állapot, azt nem tudja.
A nem leválasztásos tápegység hatékonyságot, másodszor pedig a költségeket előnyösebbnek tartja.
A nem leválasztott tápegység a következő esetekre alkalmas: Először is, beltéri lámpákhoz. Ez a beltéri elektromos környezet jobb, és a hullámok hatása kicsi. Másodszor, a használat esete kis feszültség és kis áramerősség esetén van. A nem leválasztott tápegység nem jelentős kisfeszültségű áramok esetén, mivel a kisfeszültség és a nagy áramerősség hatásfoka nem magasabb, mint a leválasztott tápegységé, és a költsége is kisebb. Harmadszor, a nem leválasztott tápegység viszonylag stabil környezetben használható. Természetesen, ha van mód a túlfeszültség elnyomásának problémájának megoldására, a nem leválasztott tápegység alkalmazási tartománya jelentősen kiszélesedik!
A hullámok problémája miatt a kár mértékét nem szabad alábecsülni. Általánosságban elmondható, hogy a javítások típusa, a biztosítás, a chip és a MOS sérülése esetén először a hullámok problémáját kell figyelembe venni. A kár mértékének csökkentése érdekében a tervezés során figyelembe kell venni a túlfeszültség-tényezőket, vagy a felhasználókat használat közben le kell állítani, és meg kell próbálni elkerülni a túlfeszültséget. (Például a beltéri lámpákat, kapcsolja ki ideiglenesen, amikor harcba kerül.)
Összefoglalva, az izoláció és a nem izoláció használata gyakran a hullámlökés problémájának tudható be, és a hullámok és az elektromos környezet problémája szorosan összefügg. Ezért sokszor nem lehet külön-külön csökkenteni az izolációs és a nem izolációs tápegység használatát. A költségek nagyon előnyösek, ezért a LED-meghajtó tápegységének nem izolált vagy elszigetelt változatát kell választania.
5. Összefoglalás
Ez a cikk bemutatja a leválasztási és a nem leválasztási teljesítmény közötti különbségeket, valamint azok előnyeit és hátrányait, az alkalmazkodási lehetőségeket és a leválasztási teljesítmény kiválasztásának lehetőségeit. Remélem, hogy a mérnökök ezt referenciaként tudják használni a terméktervezés során. És miután a termék meghibásodik, gyorsan azonosítani tudják a problémát.
Közzététel ideje: 2023. július 8.
