«23-гадовая сцюардэса авіякампаніі China Southern Airlines атрымала ўдар токам падчас размовы па зарадцы свайго iPhone5», — гэтая навіна прыцягнула шырокую ўвагу ў інтэрнэце. Ці могуць зарадныя прылады пагражаць жыццю? Эксперты аналізуюць уцечку трансфарматара ўнутры зараднай прылады мабільнага тэлефона, уцечку пераменнага току 220 В пераменнага току да пастаяннага канца і праз лінію перадачы дадзеных да металічнага корпуса мабільнага тэлефона, што ў рэшце рэшт прыводзіць да паражэння токам і незваротнай трагедыі.
Дык чаму ж выхад зараднай прылады мабільнага тэлефона мае напружанне 220 В пераменнага току? На што варта звярнуць увагу пры выбары ізаляванай крыніцы харчавання? Як адрозніць ізаляваныя і неізаляваныя крыніцы харчавання? У галіны распаўсюджана наступнае меркаванне:
1. Ізаляваная крыніца харчаванняНяма прамога электрычнага злучэння паміж уваходным контурам і выходным контурам крыніцы харчавання, а ўваход і выхад знаходзяцца ў ізаляваным стане з высокім супраціўленнем без токавага контуру, як паказана на малюнку 1:
2, неізаляваная крыніца харчавання:Паміж уваходам і выхадам ёсць контур пастаяннага току, напрыклад, уваход і выхад агульныя. У якасці прыкладаў прыведзены ізаляваная схема flyback і неізаляваная схема BUCK, як паказана на малюнку 2. Малюнак 1. Ізаляваная крыніца харчавання з трансфарматарам
1. Перавагі і недахопы ізаляваных і неізаляваных крыніц харчавання
Згодна з вышэйзгаданымі канцэпцыямі, для агульнай тапалогіі крыніцы харчавання неізаляваная крыніца харчавання ў асноўным уключае паніжальную, павышальную, паніжальна-паніжальную і г.д. Ізаляваная крыніца харчавання ў асноўным мае розныя тапалогіі flyback, forward, паўмост, LLC і іншыя з ізаляцыйнымі трансфарматарамі.
У спалучэнні з распаўсюджанымі ізаляванымі і неізаляванымі крыніцамі харчавання мы можам інтуітыўна зразумець некаторыя з іх пераваг і недахопаў, прычым перавагі і недахопы гэтых двух крыніц практычна супрацьлеглыя.
Каб выкарыстоўваць ізаляваныя або неізаляваныя крыніцы харчавання, неабходна зразумець, для чаго патрэбныя крыніцы харчавання ў рэальным праекце, але перад гэтым можна зразумець асноўныя адрозненні паміж ізаляванымі і неізаляванымі крыніцамі харчавання:
① Ізаляцыйны модуль мае высокую надзейнасць, але высокі кошт і нізкую эфектыўнасць.
②Структура неізаляванага модуля вельмі простая, нізкая кошт, высокая эфектыўнасць і нізкія паказчыкі бяспекі.
Таму ў наступных выпадках рэкамендуецца выкарыстоўваць ізаляваную крыніцу харчавання:
① У выпадках, калі магчымыя выпадкі паражэння электрычным токам, напрыклад, пры падключэнні электраэнергіі да нізкавольтнай пастаяннай сеткі, неабходна выкарыстоўваць ізаляваную крыніцу сілкавання пераменнага і пастаяннага току;
② Паслядоўная шына сувязі перадае даныя праз фізічныя сеткі, такія як RS-232, RS-485 і лакальную сетку кантролера (CAN). Кожная з гэтых узаемазвязаных сістэм абсталявана ўласнай крыніцай харчавання, і адлегласць паміж сістэмамі часта вялікая. Таму звычайна неабходна ізаляваць крыніцу харчавання для электрычнай ізаляцыі, каб забяспечыць фізічную бяспеку сістэмы. Ізаляцыя і адключэнне зазямляльнага контуру абараняе сістэму ад пераходнага ўздзеяння высокага напружання і памяншае скажэнні сігналу.
③ Для знешніх партоў уводу/вываду, каб забяспечыць надзейную працу сістэмы, рэкамендуецца ізаляваць крыніцу харчавання партоў уводу/вываду.
Зводная табліца паказана ў табліцы 1, і перавагі і недахопы гэтых двух метадаў практычна супрацьлеглыя.
Табліца 1 Перавагі і недахопы ізаляваных і неізаляваных крыніц харчавання
2. Выбар ізаляванага і неізаляванага харчавання
Разумеючы перавагі і недахопы ізаляваных і неізаляваных крыніц харчавання, мы можам сказаць, што кожная з іх мае свае перавагі, і мы змаглі зрабіць дакладныя высновы аб некаторых распаўсюджаных варыянтах убудаваных крыніц харчавання:
① Блок харчавання сістэмы звычайна выкарыстоўваецца для паляпшэння прадукцыйнасці супраць перашкод і забеспячэння надзейнасці.
② Харчаванне мікрасхемы або часткі схемы на друкаванай плаце, пачынаючы з эканамічна эфектыўнага і аб'ёмнага, пераважна выкарыстоўваючы схемы без ізаляцыі.
③ Згодна з патрабаваннямі бяспекі, калі вам трэба падключыць пераменны/пастаянны ток да муніцыпальнай электрасеткі або да крыніцы харчавання для медыцынскага выкарыстання, каб забяспечыць бяспеку чалавека, вы павінны выкарыстоўваць крыніцу харчавання. У некаторых выпадках вы павінны выкарыстоўваць крыніцу харчавання для ўзмацнення ізаляцыі.
④ Для сілкавання аддаленай прамысловай сувязі, каб эфектыўна паменшыць уплыў геаграфічных адрозненняў і перашкод ад правадной сувязі, звычайна выкарыстоўваецца асобнае сілкаванне для кожнага вузла сувязі.
⑤ Пры выкарыстанні батарэйнага сілкавання выкарыстоўваецца неізаляваная крыніца сілкавання для строгага падаўжэння тэрміну службы батарэі.
Разумеючы перавагі і недахопы ізаляванага і неізаляванага харчавання, можна сказаць, што ў іх ёсць свае перавагі. Для некаторых распаўсюджаных канструкцый убудаваных блокаў харчавання можна коратка апісаць выпадкі іх выбару.
1.Iсонечная крыніца харчавання
Для паляпшэння прадукцыйнасці супраць перашкод і забеспячэння надзейнасці звычайна выкарыстоўваецца ізаляцыя.
Згодна з патрабаваннямі бяспекі, калі вам трэба падключыцца да пастаяннай сеткі пераменнага току муніцыпальнай электрасеткі або да крыніцы харчавання для медыцынскага выкарыстання, а таксама да белай бытавой тэхнікі, каб забяспечыць бяспеку чалавека, вы павінны выкарыстоўваць крыніцу харчавання, такую як MPS MP020, для арыгінальнай зваротнай сувязі пераменнага току і пастаяннага току, прыдатную для прыкладанняў магутнасцю 1 ~ 10 Вт.
Для электразабеспячэння аддаленых прамысловых камунікацый, каб эфектыўна паменшыць уплыў геаграфічных адрозненняў і перашкод ад правадной сувязі, звычайна выкарыстоўваецца асобнае электразабеспячэнне для кожнага камунікацыйнага вузла асобна.
2. Неізаляваная крыніца харчавання
ІС або нейкая схема на друкаванай плаце сілкуецца ў залежнасці ад суадносін цаны і аб'ёму, і пераважней выкарыстоўваць неізаляванае рашэнне, напрыклад, паніжальнае неізаляванае пераменна-пастаяннае пераўтварэнне серыі MPS MP150/157/MP174, якое падыходзіць для магутнасці 1 ~ 5 Вт;
У выпадку працоўнага напружання ніжэй за 36 В для харчавання выкарыстоўваецца акумулятар, і існуюць строгія патрабаванні да даўгавечнасці, і пераважней выкарыстоўваць неізаляваную крыніцу харчавання, такую як MP2451/MPQ2451 ад MPS.
Перавагі і недахопы ізаляванага і неізаляванага харчавання
Разумеючы перавагі і недахопы ізаляваных і неізаляваных крыніц сілкавання, можна сказаць, што ў іх ёсць свае перавагі. Для некаторых распаўсюджаных убудаваных крыніц сілкавання можна прытрымлівацца наступных умоў ацэнкі:
Згодна з патрабаваннямі бяспекі, калі вам трэба падключыцца да пастаяннай сеткі пераменнага току муніцыпальнай электрасеткі або да медыцынскай крыніцы харчавання, каб забяспечыць бяспеку чалавека, вы павінны выкарыстоўваць крыніцу харчавання, а ў некаторых выпадках неабходна выкарыстоўваць яе для ўзмацнення ізаляцыі.
Звычайна патрабаванні да напружання ізаляцыі модуля не вельмі высокія, але больш высокае напружанне ізаляцыі можа забяспечыць меншы ток уцечкі блока харчавання модуля, больш высокую бяспеку і надзейнасць, а таксама лепшыя характарыстыкі электрамагнітнай сумяшчальнасці. Такім чынам, агульны ўзровень напружання ізаляцыі перавышае 1500 В пастаяннага току.
3, меры засцярогі пры выбары модуля ізаляцыі харчавання
Супраціўленне ізаляцыі крыніцы харчавання таксама называецца электрычнай трываласцю ў нацыянальным стандарце GB-4943. Гэты стандарт GB-4943 з'яўляецца стандартам бяспекі інфармацыйнага абсталявання, пра які мы часта кажам, каб прадухіліць фізічныя і электрычныя пашкоджанні людзей, у тым ліку пазбегнуць пашкоджанняў людзей ад паражэння электрычным токам, фізічных пашкоджанняў, выбухаў. Як паказана ніжэй, структурная схема ізаляцыйнай крыніцы харчавання.
Дыяграма структуры ізаляцыі харчавання
У якасці важнага паказчыка магутнасці модуля таксама прадугледжаны стандарт ізаляцыі і метад выпрабаванняў на ўстойлівасць да ціску. Як правіла, падчас простых выпрабаванняў выкарыстоўваецца выпрабаванне на падключэнне з роўнымі патэнцыяламі. Схема падключэння выглядае наступным чынам:
Значная дыяграма супраціву ізаляцыі
Метады выпрабаванняў:
Усталюйце напружанне супраціўлення напружання на зададзенае значэнне супраціўлення напружання, ток усталёўваецца як зададзенае значэнне ўцечкі, а час усталёўваецца як зададзенае значэнне часу выпрабавання;
Працоўныя манометры пачынаюць выпрабаванні і пачынаюць націскаць. На працягу прадугледжанага часу выпрабаванняў модуль павінен быць без дэфармацыі і дугі.
Звярніце ўвагу, што модуль харчавання зваркі варта выбраць падчас выпрабавання, каб пазбегнуць паўторнай зваркі і пашкоджання модуля харчавання.
Акрамя таго, звярніце ўвагу:
1. Звярніце ўвагу, ці гэта пераменны-пастаянны, ці пастаянны-пастаянны ток.
2. Ізаляцыя модуля харчавання ізаляцыі. Напрыклад, ці адпавядае пастаяннае напружанне 1000 В патрабаванням да ізаляцыі.
3. Ці прайшоў ізаляцыйны сілавы модуль комплекснае выпрабаванне надзейнасці. Сілавы модуль павінен быць правераны шляхам прадукцыйнасці, выпрабаванняў на талерантнасць, пераходных рэжымаў, выпрабаванняў надзейнасці, выпрабаванняў на электрамагнітную сумяшчальнасць з электрамагнітнай сумяшчальнасцю, выпрабаванняў на высокія і нізкія тэмпературы, экстрэмальных выпрабаванняў, выпрабаванняў тэрміну службы, выпрабаванняў бяспекі і г.д.
4. Ці стандартызаваная вытворчая лінія ізаляванага сілавога модуля. Вытворчая лінія сілавых модуляў павінна прайсці шэраг міжнародных сертыфікатаў, такіх як ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 і г.д., як паказана на малюнку 3 ніжэй.
Малюнак 3. Сертыфікацыя ISO
5. Ці выкарыстоўваецца ізаляцыйны сілавы модуль у жорсткіх умовах, такіх як прамысловасць і аўтамабілі. Сілавы модуль выкарыстоўваецца не толькі ў жорсткіх прамысловых умовах, але і ў сістэме кіравання BMS новых энергетычных транспартных сродкаў.
4,TУспрыманне сілы ізаляцыі і сілы неізаляцыі
Па-першае, тлумачыцца адно непаразуменне: многія людзі думаюць, што неізаляваная крыніца харчавання не такая добрая, як ізаляваная, бо ізаляваная крыніца харчавання дарагая, таму яна павінна быць дарагой.
Чаму, на думку ўсіх цяпер, лепш выкарыстоўваць ізаляваную энергію, чым неізаляваную? Фактычна, гэтая ідэя засталася ў ідэі некалькі гадоў таму. Таму што неізаляваная стабільнасць у папярэднія гады сапраўды не мела ізаляцыі і стабільнасці, але з абнаўленнем тэхналогій даследаванняў і распрацовак неізаляцыя цяпер вельмі сталая і становіцца больш стабільнай. Калі казаць пра бяспеку, то на самой справе неізаляваная энергія таксама вельмі бяспечная. Пакуль структура нязначна зменена, яна ўсё яшчэ бяспечная для чалавечага арганізма. Па той жа прычыне неізаляваная энергія таксама можа адпавядаць многім стандартам бяспекі, такім як: Ultuvsaace.
Фактычна, асноўнай прычынай пашкоджання неізаляванай крыніцы харчавання з'яўляецца скачок напружання на абодвух канцах лініі пераменнага току. Можна таксама сказаць, што маланка — гэта скачок напружання. Гэта імгненнае высокае напружанне на абодвух канцах лініі пераменнага току, часам дасягае трох тысяч вольт. Але час вельмі кароткі, а энергія надзвычай моцная. Гэта можа здарыцца падчас грому або на той жа лініі пераменнага току, калі вялікая нагрузка адключана, таму што таксама ўзнікае інерцыя току. Ізаляваная схема BUCK імгненна перадасць ток на выхад, пашкодзіўшы кольца выяўлення пастаяннага току або яшчэ больш пашкодзіўшы мікрасхему, у выніку чаго праходзіць 300 В і згарае ўся лямпа. У выпадку ізаляванай антыагрэсіўнай крыніцы харчавання гэта прывядзе да пашкоджання МОП-транзістара. Гэта з'ява заключаецца ў тым, што назапашвальнік, мікрасхема і МОП-лямпы перагараюць. Святлодыёдныя крыніцы харчавання няспраўныя падчас выкарыстання, і больш за 80% гэтых двух з'яў аднолькавыя. Акрамя таго, невялікія імпульсныя крыніцы харчавання, нават калі гэта адаптар харчавання, часта пашкоджваюцца гэтай з'явай, выкліканай хвалевым напружаннем, а ў крыніцах харчавання святлодыёдаў гэта яшчэ часцей. Гэта звязана з тым, што характарыстыкі нагрузкі святлодыёдаў асабліва баяцца хвалевага напружання.
Згодна з агульнай тэорыяй, чым менш кампанентаў у электроннай схеме, тым вышэйшая надзейнасць, і чым ніжэйшая, тым вышэйшая надзейнасць друкаванай платы кампанентаў. Фактычна, неізаляваныя схемы меншыя, чым ізаляваныя. Чаму надзейнасць ізаляванай схемы высокая? Насамрэч, гэта не надзейнасць, а неізаляваная схема занадта адчувальная да перанапружання, дрэнная здольнасць стрымліваць і ізаляваная схема, таму што энергія спачатку паступае ў трансфарматар, а потым перадаецца ад трансфарматара да нагрузкі святлодыёда. Паніжальная схема з'яўляецца часткай уваходнага блока харчавання непасрэдна да нагрузкі святлодыёда. Такім чынам, першая мае вялікую верагоднасць пашкоджання з-за перанапружання пры падаўленні і згасанні, таму яна невялікая. Фактычна, праблема адсутнасці ізаляцыі ў асноўным звязана з праблемай перанапружання. У цяперашні час гэтая праблема заключаецца ў тым, што святлодыёдныя лямпы бачныя толькі з верагоднасцю таго, што яны бачныя з верагоднасцю таго, што яны бачныя. Таму многія людзі не прапанавалі добрага метаду прафілактыкі. Усё больш людзей не ведаюць, што такое хвалевае напружанне, многія людзі. Святлодыёдныя лямпы зламаліся, і прычыну немагчыма знайсці. У рэшце рэшт, ёсць толькі адно сказанне. Што гэта за блок харчавання нестабільны, і ён будзе ўстаноўлены. Дзе канкрэтна нестабільны, ён не ведае.
Неізаляваная крыніца харчавання — гэта эфектыўнасць, а другая — больш выгадная цана.
Неізаляваная крыніца харчавання падыходзіць для наступных выпадкаў: па-першае, гэта ўнутраныя лямпы. Гэта лепшае асяроддзе для электрычнасці ў памяшканні, і ўплыў хваль невялікі. Па-другое, выпадак выкарыстання - гэта малое напружанне і малы ток. Неізаляцыя не мае сэнсу для нізкавольтных токаў, таму што эфектыўнасць нізкавольтных і вялікіх токаў не вышэйшая, чым у ізаляцыі, і кошт значна меншы. Па-трэцяе, неізаляваная крыніца харчавання выкарыстоўваецца ў адносна стабільным асяроддзі. Вядома, калі ёсць спосаб вырашыць праблему падаўлення перанапружання, дыяпазон прымянення неізаляванай крыніцы харчавання значна пашырыцца!
З-за праблемы хваль нельга недаацэньваць узровень пашкоджанняў. Як правіла, пры выбары тыпу рамонту, страхавання ад пашкоджанняў, чыпа і MOS варта ўлічваць праблему хваль. Каб знізіць узровень пашкоджанняў, неабходна ўлічваць фактары перанапружання пры праектаванні або адмовіцца ад выкарыстання і паспрабаваць пазбегнуць перанапружання. (Напрыклад, лямпы ў памяшканні, выключайце іх на час, калі вы змагаецеся).
Карацей кажучы, выкарыстанне ізаляваных і неізаляваных крыніц харчавання часта звязана з праблемай хвалевых перанапружанняў, а праблема хваль і электрычнага асяроддзя цесна звязаныя. Такім чынам, часта выкарыстанне ізаляваных і неізаляваных крыніц харчавання немагчыма скараціць адно за адным. Выдаткі вельмі выгадныя, таму неабходна выбіраць неізаляваныя або ізаляваныя крыніцы харчавання для святлодыёдных прывадаў.
5. Рэзюмэ
У гэтым артыкуле разглядаюцца адрозненні паміж ізаляваным і неізаляваным харчаваннем, а таксама іх адпаведныя перавагі і недахопы, выпадкі адаптацыі і выбар ізаляванага харчавання. Спадзяюся, што інжынеры змогуць выкарыстоўваць гэта ў якасці арыенціра пры распрацоўцы прадуктаў. А пасля таго, як прадукт выйдзе з ладу, хутка вызначыць праблему.
Час публікацыі: 08 ліпеня 2023 г.
