"23 yaşındaki China Southern Havayolları uçuş görevlisi, şarj olurken iPhone 5'iyle konuşurken elektrik çarpması sonucu hayatını kaybetti" haberi internette büyük ilgi gördü. Şarj cihazları hayatı tehlikeye atabilir mi? Uzmanlar, cep telefonu şarj cihazının içindeki trafo sızıntısını, DC ucuna ve veri hattından cep telefonunun metal kasasına 220 VAC alternatif akım sızmasını analiz ediyor ve sonunda elektrik çarpmasına, yani geri dönüşü olmayan bir trajediye yol açıyor.
Peki cep telefonu şarj cihazının çıkışı neden 220V AC ile geliyor? İzole güç kaynağı seçerken nelere dikkat etmeliyiz? İzole ve izole olmayan güç kaynakları arasında nasıl ayrım yapabiliriz? Sektördeki yaygın görüş şudur:
1. İzole güç kaynağı: Güç kaynağının giriş döngüsü ile çıkış döngüsü arasında doğrudan bir elektrik bağlantısı yoktur ve giriş ve çıkış, Şekil 1'de gösterildiği gibi, akım döngüsü olmaksızın yalıtılmış yüksek dirençli bir durumdadır:
2, izole olmayan güç kaynağı:Giriş ve çıkış arasında bir doğru akım döngüsü vardır; örneğin, giriş ve çıkış ortaktır. Şekil 2'de gösterildiği gibi, izole bir geri dönüş devresi ve izole olmayan bir BUCK devresi örnek olarak alınmıştır. Şekil 1 Transformatörlü izole güç kaynağı
1. İzole güç kaynağının ve izole olmayan güç kaynağının avantajları ve dezavantajları
Yukarıdaki kavramlara göre, yaygın güç kaynağı topolojisi için, izole olmayan güç kaynağı esas olarak Buck, Boost, buck-boost vb. topolojileri içerir. İzole güç kaynağı esas olarak çeşitli flyback, forward, half-bridge, LLC ve izolasyon transformatörlü diğer topolojilere sahiptir.
Yaygın olarak kullanılan izole ve izole olmayan güç kaynakları birlikte kullanıldığında, bunların bazı avantaj ve dezavantajlarını sezgisel olarak anlayabiliriz, ikisinin avantajları ve dezavantajları neredeyse birbirinin tersidir.
İzole veya izole olmayan güç kaynaklarını kullanmak için, projenin gerçek güç kaynaklarına nasıl ihtiyaç duyduğunu anlamak gerekir, ancak bundan önce izole ve izole olmayan güç kaynakları arasındaki temel farkları anlayabilirsiniz:
① İzolasyon modülü yüksek güvenilirliğe sahip olmasına rağmen maliyeti yüksek ve verimliliği düşüktür.
②İzole olmayan modülün yapısı çok basit, maliyeti düşük, verimliliği yüksek ve güvenlik performansı düşüktür.
Bu nedenle aşağıdaki durumlarda izole güç kaynağı kullanılması önerilir:
① Şebekeden düşük voltajlı DC'ye elektrik alınması gibi olası elektrik çarpması durumlarında izoleli AC-DC güç kaynağı kullanılması gerekir;
② Seri iletişim veri yolu, verileri RS-232, RS-485 ve denetleyici yerel alan ağı (CAN) gibi fiziksel ağlar üzerinden iletir. Birbirine bağlı bu sistemlerin her biri kendi güç kaynağıyla donatılmıştır ve sistemler arasındaki mesafe genellikle çok fazladır. Bu nedenle, sistemin fiziksel güvenliğini sağlamak için genellikle güç kaynağını elektriksel izolasyona tabi tutarak izole etmemiz gerekir. Topraklama döngüsünü izole edip keserek, sistem geçici yüksek gerilim etkisinden korunur ve sinyal bozulması azaltılır.
③ Harici G/Ç portları için, sistemin güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak amacıyla G/Ç portlarının güç kaynağının izole edilmesi önerilir.
Özetlenen tablo Tablo 1’de yer almakta olup, her ikisinin avantaj ve dezavantajları hemen hemen birbirinin tersidir.
Tablo 1 İzole ve izole olmayan güç kaynaklarının avantajları ve dezavantajları
2, İzole güç ve izole olmayan güç seçimi
İzole ve izole olmayan güç kaynaklarının avantajlarını ve dezavantajlarını anlayarak, her birinin kendine özgü avantajları olduğunu gördük ve bazı yaygın gömülü güç kaynağı seçenekleri hakkında doğru yargılarda bulunabildik:
① Sistemin güç kaynağı genellikle anti-parazit performansını iyileştirmek ve güvenilirliği sağlamak için kullanılır.
② Devre kartındaki IC veya devrenin bir kısmının güç kaynağı, maliyet-etkinlik ve hacimden başlayarak, izolasyonsuz şemaların tercihli kullanımı.
③ Emniyet gereklilikleri nedeniyle, Belediye Elektriğinin AC-DC'sini veya tıbbi amaçlı güç kaynağını bağlamanız gerekiyorsa, kişinin güvenliğini sağlamak için güç kaynağını kullanmalısınız. Bazı durumlarda, izolasyonu güçlendirmek için güç kaynağını kullanmalısınız.
④ Uzak endüstriyel iletişimin güç kaynağı için, coğrafi farklılıkların ve kablo bağlantı parazitlerinin etkilerini etkili bir şekilde azaltmak amacıyla, genellikle her bir iletişim düğümüne tek başına güç sağlamak için ayrı bir güç kaynağı kullanılır.
⑤ Pil güç kaynağının kullanımında, sıkı pil ömrü için izolasyonsuz güç kaynağı kullanılır.
Yalıtımlı ve yalıtımsız güç kaynaklarının avantaj ve dezavantajlarını anladığımızda, her birinin kendine özgü avantajları olduğunu görürüz. Yaygın olarak kullanılan bazı gömülü güç kaynağı tasarımlarında, tercih edilme nedenlerini özetleyebiliriz.
1.ISolation güç kaynağı
Anti-parazit performansını artırmak ve güvenilirliği sağlamak amacıyla genellikle izolasyondan yararlanılır.
Emniyet gereklilikleri için, Belediye Elektriğinin AC-DC'sine veya tıbbi kullanım için güç kaynağına ve beyaz eşyalara bağlanmanız gerekiyorsa, kişinin güvenliğini sağlamak amacıyla, orijinal geri beslemeli AC-DC için MPS MP020 gibi güç kaynağı kullanmalısınız, 1 ~ 10W uygulamalar için uygundur;
Uzak endüstriyel haberleşmelerin güç beslemesinde, coğrafi farklılıkların ve kablo bağlantı girişimlerinin etkilerini etkili bir şekilde azaltmak amacıyla, genellikle her bir haberleşme düğümüne ayrı ayrı güç sağlamak için ayrı güç beslemesi kullanılır.
2. Yalıtımsız güç kaynağı
Devre kartındaki IC veya bazı devreler fiyat oranı ve hacim tarafından desteklenmektedir ve izolasyonsuz çözüm tercih edilmektedir; örneğin MPS MP150/157/MP174 serisi buck izolasyonsuz AC-DC, 1 ~ 5W için uygundur;
36V'un altındaki çalışma voltajı durumunda, güç sağlamak için pil kullanılır ve dayanıklılık konusunda sıkı gereksinimler vardır ve MPS'nin MP2451/MPQ2451 gibi izolasyonsuz güç kaynakları tercih edilir.
Yalıtımlı güç ve yalıtımsız güç kaynağının avantajları ve dezavantajları
Yalıtımlı ve yalıtımsız güç kaynaklarının avantaj ve dezavantajlarını anladığımızda, her birinin kendine özgü avantajları olduğunu görürüz. Yaygın olarak kullanılan bazı gömülü güç kaynağı seçenekleri için aşağıdaki değerlendirme koşullarını izleyebiliriz:
Güvenlik gereği, Belediye Elektriğinin AC-DC'sine veya tıbbi amaçlı güç kaynağına bağlanmanız gerekiyorsa, kişinin güvenliğini sağlamak amacıyla güç kaynağını kullanmanız, bazı durumlarda ise izolasyon güç kaynağını artırmak için güç kaynağı kullanmanız gerekir.
Genellikle, modül güç izolasyon voltajı gereksinimleri çok yüksek değildir, ancak daha yüksek izolasyon voltajı, modül güç kaynağının daha düşük kaçak akım, daha yüksek güvenlik ve güvenilirlik ve daha iyi EMC özelliklerine sahip olmasını sağlayabilir. Bu nedenle, genel izolasyon voltajı seviyesi 1500 VDC'nin üzerindedir.
3, izolasyon güç modülünün seçimi için önlemler
Güç kaynağının izolasyon direnci, GB-4943 ulusal standardında anti-elektrik dayanımı olarak da adlandırılır. Bu GB-4943 standardı, insanların fiziksel ve elektriksel olarak zarar görmesini önlemek için sıklıkla kullandığımız bilgi ekipmanlarının güvenlik standartlarıdır. Bu standart, insanların elektrik çarpması, fiziksel hasar veya patlama gibi nedenlerle zarar görmesini önlemeyi de içerir. Aşağıda, izolasyon güç kaynağının yapı şeması gösterilmektedir.
Yalıtım güç yapısı diyagramı
Modül gücünün önemli bir göstergesi olarak, standartta izolasyon ve basınca dayanıklılık test yöntemi standardı da belirtilmiştir. Basit testler sırasında genellikle eşit potansiyel bağlantı testi kullanılır. Bağlantı şeması aşağıdaki gibidir:
Yalıtım direncinin anlamlı diyagramı
Test Yöntemleri:
Gerilim direncinin gerilimi belirtilen gerilim direnç değerine ayarlanır, akım belirtilen kaçak değerine ayarlanır ve süre belirtilen test süresi değerine ayarlanır;
Çalışma basınç ölçerleri teste ve preslemeye başlar. Belirtilen test süresi boyunca, modül desensiz ve arksız olmalıdır.
Tekrarlanan kaynak işlemlerini önlemek ve güç modülünün hasar görmesini önlemek için kaynak güç modülünün test sırasında seçilmesi gerektiğini unutmayın.
Ayrıca şunlara dikkat edin:
1. AC-DC mi yoksa DC-DC mi olduğuna dikkat edin.
2. İzolasyon güç modülünün izolasyonu. Örneğin, 1000V DC'nin izolasyon gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığı.
3. İzolasyon güç modülünün kapsamlı bir güvenilirlik testinden geçip geçmediği. Güç modülü; performans testi, tolerans testi, geçici koşullar testi, güvenilirlik testi, EMC elektromanyetik uyumluluk testi, yüksek ve düşük sıcaklık testi, aşırı sıcaklık testi, ömür testi, güvenlik testi vb. ile test edilmelidir.
4. İzole güç modülünün üretim hattının standart olup olmadığı. Güç modülü üretim hattının, aşağıdaki Şekil 3'te gösterildiği gibi ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 vb. gibi bir dizi uluslararası sertifikadan geçmesi gerekmektedir.
Şekil 3 ISO sertifikasyonu
5. İzolasyon güç modülünün endüstri ve otomobil gibi zorlu ortamlara uygulanıp uygulanmadığı. Güç modülü yalnızca zorlu endüstriyel ortamlara değil, aynı zamanda yeni enerji araçlarının BMS yönetim sistemine de uygulanır.
4,Tizolasyon gücü ve izolasyon dışı güç algısı
Öncelikle bir yanlış anlaşılma açıklanıyor: Birçok kişi, izole güç kaynağı pahalı olduğu için izole olmayan gücün, izole güç kadar iyi olmadığını düşünüyor.
Günümüzde herkesin izlenimine göre izolasyon gücü, izolasyonsuz güçten neden daha iyi? Aslında bu fikir, birkaç yıl önceki fikirde kalmaktır. Çünkü önceki yıllardaki izolasyonsuz güç stabilitesi, izolasyon ve stabilite sağlamamıştır, ancak Ar-Ge teknolojisinin güncellenmesiyle izolasyonsuz güç artık çok olgunlaşmış ve daha stabil hale gelmektedir. Güvenlikten bahsetmişken, izolasyonsuz güç aslında oldukça güvenlidir. Yapı biraz değiştirilse bile, insan vücudu için hala güvenlidir. Aynı nedenle, izolasyonsuz güç, Ultuvsaace gibi birçok güvenlik standardını da geçebilir.
Aslında, izolasyonsuz güç kaynağındaki hasarın temel nedeni, güç AC hattının her iki ucundaki ani voltaj dalgalanmasıdır. Yıldırım dalgasının bir dalgalanma olduğu da söylenebilir. Bu voltaj, bazen üç bin volta kadar çıkan, AC hattının her iki ucunda anlık yüksek bir voltajdır. Ancak süre çok kısadır ve enerji son derece güçlüdür. Gök gürültüsü olduğunda veya aynı AC hattında, büyük bir yük kesildiğinde, akım ataleti de oluşacağından bu durum meydana gelir. İzolasyon BUCK devresi anında çıkışa iletecek, sabit akım algılama halkasına zarar verecek veya çipe daha fazla zarar vererek 300 V'un geçmesine ve tüm lambanın yanmasına neden olacaktır. İzolasyon anti-agresif güç kaynağı için MOS hasar görecektir. Olay, depolama, çip ve MOS tüplerinin yanmasıdır. Şimdi LED ile çalışan güç kaynağı kullanım sırasında bozuluyor ve %80'den fazlası bu iki benzer olaydır. Üstelik, küçük anahtarlamalı güç kaynakları, bir güç adaptörü olsa bile, dalga voltajının neden olduğu bu fenomenden sıklıkla zarar görür ve LED güç kaynaklarında bu durum daha da yaygındır. Bunun nedeni, LED'lerin yük özelliklerinin özellikle dalgalardan korkmasıdır. Voltaj.
Genel teoriye göre, elektronik devredeki bileşen sayısı ne kadar azsa, güvenilirlik o kadar yüksek, devre kartının güvenilirliği ise o kadar düşüktür. Aslında, izolasyonsuz devreler izolasyonlu devrelerden daha düşüktür. İzolasyon devresinin güvenilirliği neden yüksektir? Aslında güvenilirlik değil, izolasyonsuz devre dalgalanmalara karşı çok hassastır, düşük engelleme kabiliyetine sahiptir ve izolasyon devresidir, çünkü enerji önce transformatöre girer ve ardından transformatörden LED yüküne iletir. Buck devresi, giriş güç kaynağının doğrudan LED yüküne bir parçasıdır. Bu nedenle, birincisinin baskılama ve zayıflatma sırasında dalgalanmaya zarar verme olasılığı yüksektir, bu nedenle küçüktür. Aslında, izolasyonsuzluk sorunu esas olarak dalgalanma sorunundan kaynaklanmaktadır. Şu anda, bu sorun yalnızca LED lambaların görülebilme olasılığından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, birçok kişi iyi bir önleme yöntemi önermemiştir. Daha fazla kişi dalga voltajının ne olduğunu bilmiyor, birçok kişi. LED lambalar bozuluyor ve nedeni bulunamıyor. Sonuç olarak tek bir cümle var. Bu güç kaynağının dengesiz olduğu ve çözüleceği. Dengesizliğin tam olarak nerede olduğunu bilmiyor.
Yalıtımsız güç kaynağının verimliliği, ikincisi ise maliyetinin daha avantajlı olmasıdır.
Yalıtımsız güç kaynakları, çeşitli durumlar için uygundur: Her şeyden önce, iç mekan lambaları. Bu iç mekan elektrik ortamı daha iyidir ve dalgaların etkisi azdır. İkinci olarak, kullanım amacı düşük voltaj ve düşük akımdır. Yalıtımsız güç kaynakları, düşük voltajlı akımlar için anlamlı değildir, çünkü düşük voltajlı ve yüksek akımların verimliliği yalıtımdan daha yüksek değildir ve maliyeti de çok daha düşüktür. Üçüncü olarak, yalıtımsız güç kaynakları nispeten istikrarlı bir ortamda kullanılır. Elbette, dalgalanmayı bastırma sorununu çözmenin bir yolu varsa, yalıtımsız güç kaynaklarının uygulama yelpazesi büyük ölçüde genişleyecektir!
Dalga sorunu nedeniyle hasar oranı hafife alınmamalıdır. Genellikle, onarılan dönüş, hasarlı sigorta, çip ve MOS'lar dalga sorununu ilk akla gelenlerdir. Hasar oranını azaltmak için, tasarım yaparken dalgalanma faktörlerini göz önünde bulundurmak veya kullanıcıları devre dışı bırakıp dalgalanmadan kaçınmaya çalışmak gerekir. (Örneğin, iç mekan lambaları, kavga ederken bir süreliğine kapatın.)
Özetle, izolasyonlu ve izolasyonsuz güç kaynaklarının kullanımı genellikle dalga dalgalanması sorunundan kaynaklanır ve dalgalar sorunu ile elektrik ortamı yakından ilişkilidir. Bu nedenle, izolasyonlu güç kaynağı ve izolasyonsuz güç kaynağı kullanımı çoğu zaman tek başına azaltılamaz. Maliyetler oldukça avantajlı olduğundan, LED sürücülü güç kaynağı olarak izolasyonsuz veya izolasyonlu seçenekleri tercih etmek gerekir.
5. Özet
Bu makale, izolasyonlu ve izolasyonsuz güç arasındaki farkları, avantaj ve dezavantajlarını, adaptasyon durumlarını ve izolasyon gücü seçimini ele almaktadır. Mühendislerin bunu ürün tasarımında referans olarak kullanabileceğini umuyorum. Ürün arızalandığında ise sorunu hızla tespit edebilirler.
Gönderi zamanı: 08 Temmuz 2023
