"Een 23-jarige stewardess van China Southern Airlines werd geëlektrocuteerd terwijl ze op haar iPhone 5 zat te bellen terwijl deze aan het opladen was", het nieuws trok online veel aandacht. Kunnen opladers levens in gevaar brengen? Experts analyseren de lekkage van de transformator in de oplader van een mobiele telefoon, de lekstroom van 220 VAC wisselstroom naar de gelijkstroomaansluiting en via de datalijn naar de metalen behuizing van de mobiele telefoon, wat uiteindelijk tot elektrocutie leidde, een onomkeerbare tragedie.
Waarom heeft de uitgang van de oplader voor mobiele telefoons 220V AC? Waar moeten we op letten bij de keuze van een geïsoleerde voeding? Hoe onderscheid je geïsoleerde en niet-geïsoleerde voedingen? De algemene opvatting in de branche is:
1. Geïsoleerde voeding:Er is geen directe elektrische verbinding tussen de invoer- en uitvoerlus van de voeding, en de invoer en uitvoer bevinden zich in een geïsoleerde toestand met hoge weerstand zonder stroomlus, zoals weergegeven in Afbeelding 1:
2, niet-geïsoleerde voeding:Er is een gelijkstroomlus tussen de ingang en de uitgang, bijvoorbeeld, de ingang en de uitgang zijn gemeenschappelijk. Een geïsoleerd flyback-circuit en een niet-geïsoleerd BUCK-circuit worden als voorbeeld genomen, zoals weergegeven in Figuur 2. Figuur 1 Geïsoleerde voeding met transformator
1. De voor- en nadelen van een geïsoleerde voeding en een niet-geïsoleerde voeding
Volgens de bovenstaande concepten bestaat de niet-geïsoleerde voeding voor de gebruikelijke voedingstopologie voornamelijk uit Buck, Boost, buck-boost, enz. De isolatievoeding heeft voornamelijk een verscheidenheid aan flyback-, forward-, half-bridge-, LLC- en andere topologieën met isolatietransformatoren.
Als we deze combineren met de veelgebruikte geïsoleerde en niet-geïsoleerde voedingen, kunnen we intuïtief een aantal voor- en nadelen ervan begrijpen. De voor- en nadelen van de twee zijn bijna tegengesteld.
Om geïsoleerde of niet-geïsoleerde voedingen te kunnen gebruiken, is het noodzakelijk om te begrijpen welke voedingen het daadwerkelijke project nodig heeft. Maar eerst moet u de belangrijkste verschillen tussen geïsoleerde en niet-geïsoleerde voedingen begrijpen:
① De isolatiemodule is zeer betrouwbaar, maar duur en heeft een laag rendement.
②De structuur van de niet-geïsoleerde module is zeer eenvoudig, goedkoop, efficiënt en biedt slechte veiligheidsprestaties.
Daarom wordt in de volgende gevallen aanbevolen om een geïsoleerde voeding te gebruiken:
① Bij situaties waarin zich een risico op elektrische schokken kan voordoen, zoals het gebruiken van elektriciteit van het net naar een laagspannings-DC-net, moet een geïsoleerde AC-DC-voeding worden gebruikt;
2 De seriële communicatiebus verzendt gegevens via fysieke netwerken zoals RS-232, RS-485 en het lokale netwerk (CAN) van de controller. Elk van deze onderling verbonden systemen is voorzien van een eigen voeding en de afstand tussen de systemen is vaak groot. Daarom moeten we de voeding meestal elektrisch isoleren om de fysieke veiligheid van het systeem te garanderen. Door de aardingslus te isoleren en af te sluiten, wordt het systeem beschermd tegen de impact van transiënte hoogspanning en wordt de signaalvervorming verminderd.
③ Voor externe I/O-poorten wordt aanbevolen de voeding van de I/O-poorten te isoleren om een betrouwbare werking van het systeem te garanderen.
De samengevatte tabel is weergegeven in Tabel 1. De voor- en nadelen van beide zijn vrijwel tegengesteld.
Tabel 1 Voor- en nadelen van geïsoleerde en niet-geïsoleerde voedingen
2. De keuze tussen geïsoleerde en niet-geïsoleerde voeding
Door inzicht te krijgen in de voor- en nadelen van geïsoleerde en niet-geïsoleerde voedingen, zien we dat elk zijn eigen voordelen heeft. Hierdoor konden we een nauwkeurig oordeel vellen over enkele veelvoorkomende opties voor ingebouwde voedingen:
① De voeding van het systeem wordt over het algemeen gebruikt om de anti-interferentieprestaties te verbeteren en de betrouwbaarheid te garanderen.
2. Voeding van IC of een deel van het circuit op de printplaat, uitgaande van kosteneffectieve en volume, bij voorkeur gebruik van niet-isolatieschema's.
③ Om veiligheidsredenen moet u de AC-DC van het gemeentelijk elektriciteitsnet of de voeding voor medisch gebruik aansluiten om de veiligheid van personen te garanderen. In sommige gevallen moet u de voeding gebruiken om de isolatie te versterken.
4. Om de effecten van geografische verschillen en interferentie door draadkoppelingen effectief te verminderen, wordt voor de stroomvoorziening van afgelegen industriële communicatienetwerken doorgaans een aparte stroomvoorziening gebruikt om elk communicatieknooppunt afzonderlijk van stroom te voorzien.
⑤ Bij gebruik van batterijvoeding wordt een niet-geïsoleerde voeding gebruikt voor een strikte levensduur van de batterij.
Door de voor- en nadelen van isolatie- en niet-isolatievoeding te begrijpen, hebben ze hun eigen voordelen. Voor een aantal veelgebruikte ontwerpen van embedded voedingen kunnen we de redenen voor de keuze samenvatten.
1.Izonne-energievoorziening
Om de anti-interferentieprestaties te verbeteren en de betrouwbaarheid te garanderen, wordt over het algemeen gebruikgemaakt van isolatie.
Om veiligheidsredenen moet u, als u verbinding moet maken met de AC-DC van het gemeentelijke elektriciteitsnet, of met de voeding voor medisch gebruik en met witte apparaten, om de veiligheid van personen te garanderen, een voeding gebruiken zoals de MPS MP020 voor de originele feedback AC-DC, geschikt voor toepassingen van 1 tot 10 W;
Om de effecten van geografische verschillen en interferentie met draadkoppelingen effectief te beperken, wordt voor de stroomvoorziening van afgelegen industriële communicatienetwerken doorgaans een aparte stroomvoorziening gebruikt, zodat elk communicatieknooppunt afzonderlijk van stroom wordt voorzien.
2. Niet-geïsoleerde voeding
De IC of een bepaald circuit op de printplaat wordt aangestuurd door de prijsverhouding en het volume, en de niet-geïsoleerde oplossing heeft de voorkeur; zoals de MPS MP150/157/MP174-serie buck niet-geïsoleerde AC-DC, geschikt voor 1 ~ 5 W;
Bij een werkspanning lager dan 36V wordt de accu gebruikt om stroom te leveren. Er worden strenge eisen gesteld aan de duurzaamheid en een niet-geïsoleerde voeding verdient de voorkeur, zoals de MP2451/MPQ2451 van MPS.
De voor- en nadelen van isolatievoeding en niet-isolatievoeding
Door de voor- en nadelen van geïsoleerde en niet-geïsoleerde voedingen te begrijpen, hebben ze hun eigen voordelen. Voor enkele veelgebruikte embedded voedingen kunnen we de volgende beoordelingsvoorwaarden hanteren:
Om veiligheidsredenen moet u het apparaat aansluiten op de AC-DC van het gemeentelijke elektriciteitsnet of op de voeding voor medische doeleinden. Om de veiligheid van personen te garanderen, moet u de voeding gebruiken en in sommige gevallen moet u de isolatievoeding verbeteren.
Over het algemeen zijn de eisen voor de isolatiespanning van de modulevoeding niet erg hoog, maar een hogere isolatiespanning kan ervoor zorgen dat de modulevoeding een lagere lekstroom heeft, veiliger en betrouwbaarder is en de EMC-eigenschappen beter zijn. Daarom ligt de algemene isolatiespanning boven de 1500 VDC.
3, voorzorgsmaatregelen voor de selectie van isolatievoedingsmodule
De isolatieweerstand van de voeding wordt in de nationale norm GB-4943 ook wel anti-elektrische sterkte genoemd. Deze norm beschrijft de veiligheidsnormen voor informatieapparatuur, zoals we die vaak noemen, om te voorkomen dat mensen fysiek en elektrisch beschadigd raken. De nationale normen, waaronder het vermijden van elektrische schokken, fysieke schade en explosies, zijn van toepassing op mensen. Hieronder ziet u het structuurdiagram van de isolatievoeding.
Isolatievermogensstructuurdiagram
Als belangrijke indicator van het vermogen van de module worden ook de isolatie- en drukbestendigheidstestmethode in de norm vastgelegd. Over het algemeen wordt de gelijkspanningsverbindingstest gebruikt tijdens eenvoudige tests. Het schema van de verbinding is als volgt:
Significant diagram van isolatieweerstand
Testmethoden:
Stel de spanning van de spanningsweerstand in op de opgegeven spanningsweerstandswaarde, de stroom wordt ingesteld als de opgegeven lekwaarde en de tijd wordt ingesteld op de opgegeven testtijdswaarde;
De bedrijfsdrukmeters starten met testen en beginnen met persen. Gedurende de voorgeschreven testtijd moet de module vrij zijn van vonken en vlambogen.
Houd er rekening mee dat de lasvoedingsmodule tijdens de test moet worden geselecteerd om herhaald lassen en schade aan de voedingsmodule te voorkomen.
Let daarnaast ook op:
1. Let op of het AC-DC of DC-DC is.
2. De isolatie van de isolatievoedingsmodule. Bijvoorbeeld of de 1000V DC voldoet aan de isolatie-eisen.
3. Of de isolatievoedingsmodule een uitgebreide betrouwbaarheidstest heeft ondergaan. De voedingsmodule moet worden getest op prestaties, tolerantie, transiënte omstandigheden, betrouwbaarheid, EMC, elektromagnetische compatibiliteit, hoge- en lagetemperatuurtesten, extreme testen, levensduurtesten, veiligheidstesten, enz.
4. Of de productielijn van de geïsoleerde vermogensmodule gestandaardiseerd is. De productielijn van de vermogensmodule moet voldoen aan een aantal internationale certificeringen, zoals ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, enz., zoals weergegeven in onderstaande afbeelding 3.
Figuur 3 ISO-certificering
5. Of de isolatievoedingsmodule wordt toegepast in zware industriële omgevingen zoals de industrie en auto's. De voedingsmodule wordt niet alleen toegepast in zware industriële omgevingen, maar ook in het BMS-beheersysteem van nieuwe energievoertuigen.
4,Tde perceptie van isolatiemacht en niet-isolatiemacht
Allereerst wordt een misverstand uitgelegd: veel mensen denken dat niet-isolerende voeding minder goed is dan isolerende voeding, omdat de geïsoleerde voeding duur is en dus duur moet zijn.
Waarom is het volgens iedereen nu beter om isolatievermogen te gebruiken dan niet-isolatievermogen? Sterker nog, dit idee is een paar jaar geleden nog steeds actueel. De stabiliteit van niet-isolatievermogen was in voorgaande jaren weliswaar niet stabiel, maar met de update van R&D-technologie is niet-isolatievermogen nu zeer volwassen en wordt het steeds stabieler. Over veiligheid gesproken: niet-isolatievermogen is ook zeer veilig. Zolang de structuur enigszins wordt gewijzigd, is het nog steeds veilig voor het menselijk lichaam. Om dezelfde reden kan niet-isolatievermogen ook voldoen aan veel veiligheidsnormen, zoals: Ultuvsaace.
De hoofdoorzaak van de schade aan de niet-geïsoleerde voeding wordt in feite veroorzaakt door de piekspanning aan beide uiteinden van de wisselstroomlijn. Je zou ook kunnen zeggen dat de bliksemgolf een piekspanning is. Deze spanning is een onmiddellijke hoge spanning aan beide uiteinden van de wisselstroomlijn, soms wel drieduizend volt. Maar de tijd is erg kort en de energie is extreem sterk. Dit gebeurt bij onweer, of op dezelfde wisselstroomlijn, wanneer een grote belasting wordt losgekoppeld, omdat er dan ook stroomtraagheid optreedt. Het isolatie-BUCK-circuit zal onmiddellijk naar de uitgang overgaan, de constante stroomdetectiering beschadigen of de chip verder beschadigen, waardoor er 300 V doorheen gaat en de hele lamp doorbrandt. Bij de isolerende anti-agressieve voeding zal de MOS-buis beschadigd raken. Het fenomeen is dat de opslag, de chip en de MOS-buizen doorbranden. De LED-aangedreven voeding is nu defect tijdens gebruik, en meer dan 80% van deze twee verschijnselen doen zich voor. Bovendien raakt een kleine schakelende voeding, zelfs als het een voedingsadapter betreft, vaak beschadigd door dit fenomeen, dat wordt veroorzaakt door golfspanning. Bij LED-voedingen komt dit nog vaker voor. Dit komt doordat de belastingskarakteristieken van LED's bijzonder gevoelig zijn voor golfspanning.
Volgens de algemene theorie geldt: hoe minder componenten in een elektronisch circuit, hoe hoger de betrouwbaarheid, en hoe lager de betrouwbaarheid van de printplaat naarmate er meer componenten zijn. Niet-geïsoleerde circuits presteren in feite minder goed dan geïsoleerde circuits. Waarom is de betrouwbaarheid van een isolatiecircuit hoog? In feite is het niet de betrouwbaarheid, maar is het niet-geïsoleerde circuit te gevoelig voor piekspanningen, heeft het een slecht remmend vermogen en is het isolatiecircuit te gevoelig voor piekspanningen, omdat de energie eerst de transformator binnenkomt en deze vervolgens van de transformator naar de LED-belasting transporteert. Het buck-circuit maakt deel uit van de ingangsvoeding die rechtstreeks naar de LED-belasting gaat. Daarom is de kans op schade door piekspanningen groot bij onderdrukking en verzwakking, en dus klein. In feite is het probleem van niet-isolatie voornamelijk te wijten aan het probleem van piekspanningen. Momenteel is dit probleem dat alleen de LED-lampen kunnen worden herkend aan de waarschijnlijkheid dat ze kunnen worden herkend aan de waarschijnlijkheid. Daarom hebben veel mensen geen goede preventiemethode voorgesteld. Veel mensen weten niet wat golfspanning is, veel mensen. De LED-lampen zijn kapot en de oorzaak is niet te vinden. Uiteindelijk is er maar één zin. Deze stroomvoorziening is instabiel en zal vastlopen. Waar de specifieke instabiliteit zit, weet hij niet.
Niet-geïsoleerde voedingen zijn efficiënter en ten tweede zijn de kosten voordeliger.
Niet-geïsoleerde voeding is geschikt voor de volgende gelegenheden: Ten eerste zijn het binnenlampen. Deze binnenhuisomgeving is beter en de invloed van de golven is klein. Ten tweede is de toepassing een lage spanning en lage stroom. Niet-geïsoleerde voeding is niet zinvol voor laagspanningsstromen, omdat de efficiëntie van laagspanning en hoge stromen niet hoger is dan die van geïsoleerde voedingen, en de kosten lager zijn. Ten derde wordt de niet-geïsoleerde voeding gebruikt in een relatief stabiele omgeving. Natuurlijk, als er een manier is om het probleem van het onderdrukken van de piekspanning op te lossen, zal het toepassingsbereik van niet-geïsoleerde voedingen aanzienlijk worden vergroot!
Vanwege het golfprobleem mag het schadepercentage niet worden onderschat. Over het algemeen moet men bij het repareren van retourzendingen, schadeverzekeringen, chippen en MOS'en eerst rekening houden met het golfprobleem. Om het schadepercentage te verlagen, is het noodzakelijk om bij het ontwerp rekening te houden met piekspanningsfactoren, of om gebruikers te stoppen wanneer ze het gebruiken, en te proberen piekspanning te vermijden. (Zoals binnenlampen, schakel deze tijdelijk uit wanneer u ze gebruikt.)
Kortom, het gebruik van isolatie en niet-isolatie wordt vaak veroorzaakt door het probleem van golfstoten, en het probleem van golven en de elektrische omgeving is nauw met elkaar verbonden. Daarom kan het gebruik van isolatievoeding en niet-isolatievoeding vaak niet afzonderlijk worden beperkt. De kosten zijn zeer gunstig, dus het is noodzakelijk om te kiezen voor niet-isolatie of isolatie als LED-voeding.
5. Samenvatting
Dit artikel introduceert de verschillen tussen isolatie- en niet-isolatievermogen, evenals hun respectievelijke voor- en nadelen, aanpassingsmomenten en de keuze van het isolatievermogen. Ik hoop dat ingenieurs dit als referentie kunnen gebruiken bij het ontwerpen van producten. En na een storing van het product, kunnen ze het probleem snel lokaliseren.
Plaatsingstijd: 08-07-2023
