“Một tiếp viên hàng không 23 tuổi của China Southern Airlines đã bị điện giật khi đang nói chuyện trên chiếc iPhone5 của mình khi đang sạc”, tin tức này đã thu hút sự chú ý rộng rãi trên mạng.Bộ sạc có thể gây nguy hiểm đến tính mạng?Các chuyên gia phân tích hiện tượng rò rỉ máy biến áp bên trong bộ sạc điện thoại di động, rò rỉ dòng điện xoay chiều 220VAC đến đầu DC và qua đường truyền dữ liệu đến lớp vỏ kim loại của điện thoại di động, cuối cùng dẫn đến điện giật, xảy ra thảm kịch không thể cứu vãn.
Vậy tại sao đầu ra của bộ sạc điện thoại di động lại có nguồn điện xoay chiều 220V?Chúng ta nên chú ý điều gì khi lựa chọn nguồn điện cách ly?Làm thế nào để phân biệt giữa nguồn điện bị cô lập và không bị cô lập?Quan điểm chung trong ngành là:
1. Nguồn điện cách ly: Không có kết nối điện trực tiếp giữa vòng đầu vào và vòng đầu ra của nguồn điện, đầu vào và đầu ra ở trạng thái điện trở cao cách điện mà không có vòng dòng điện, như trong Hình 1:
2, nguồn điện không bị cô lập:có một vòng dòng điện một chiều giữa đầu vào và đầu ra, ví dụ đầu vào và đầu ra là chung.Lấy ví dụ về mạch flyback cách ly và mạch BUCK không cách ly, như trong Hình 2. Hình 1 Nguồn điện cách ly với máy biến áp
1.Ưu điểm và nhược điểm của nguồn điện cách ly và nguồn điện không cách ly
Theo các khái niệm trên, đối với cấu trúc liên kết nguồn điện thông thường, nguồn điện không cách ly chủ yếu bao gồm Buck, Boost, Buck-Boost, v.v. Nguồn điện cách ly chủ yếu có nhiều loại flyback, Forward, Half-bridge, LLC và các cấu trúc liên kết khác với máy biến áp cách ly.
Kết hợp với các bộ nguồn cách ly và không cách ly thường được sử dụng, bằng trực giác chúng ta có thể nhận ra một số ưu điểm và nhược điểm của chúng, ưu điểm và nhược điểm của cả hai gần như trái ngược nhau.
Để sử dụng nguồn điện cách ly hoặc không cách ly, cần phải hiểu dự án thực tế cần nguồn điện như thế nào, nhưng trước đó, bạn có thể hiểu những khác biệt chính giữa nguồn điện cách ly và không cách ly:
① Mô-đun cách ly có độ tin cậy cao nhưng chi phí cao và hiệu quả thấp.
②Cấu trúc của mô-đun không cách ly rất đơn giản, chi phí thấp, hiệu quả cao và hiệu suất an toàn kém.
Vì vậy, trong những trường hợp sau, nên sử dụng nguồn điện cách ly:
① Liên quan đến các trường hợp có thể bị điện giật, chẳng hạn như lấy điện từ lưới điện sang DC điện áp thấp, cần sử dụng nguồn điện AC-DC cách ly;
② Bus truyền thông nối tiếp truyền dữ liệu qua các mạng vật lý như RS-232, RS-485 và mạng cục bộ của bộ điều khiển (CAN).Mỗi hệ thống kết nối này đều được trang bị nguồn điện riêng và khoảng cách giữa các hệ thống thường rất xa.Vì vậy, chúng ta thường cần cách ly nguồn điện để cách ly điện nhằm đảm bảo an ninh vật lý cho hệ thống.Bằng cách cách ly và cắt vòng nối đất, hệ thống được bảo vệ khỏi tác động điện áp cao nhất thời và giảm độ méo tín hiệu.
③ Đối với các cổng I/O bên ngoài, để đảm bảo hệ thống hoạt động đáng tin cậy, nên cách ly nguồn điện của các cổng I/O.
Bảng tóm tắt được trình bày trong Bảng 1, và ưu điểm và nhược điểm của cả hai gần như trái ngược nhau.
Bảng 1 Ưu điểm và nhược điểm của nguồn điện cách ly và không cách ly
2, Lựa chọn nguồn điện cách ly và nguồn điện không cách ly
Bằng cách hiểu rõ những ưu điểm và nhược điểm của bộ nguồn cách ly và không cách ly, mỗi bộ đều có những ưu điểm riêng và chúng tôi đã có thể đưa ra đánh giá chính xác về một số tùy chọn bộ nguồn nhúng phổ biến:
① Nguồn điện của hệ thống thường được sử dụng để cải thiện hiệu suất chống nhiễu và đảm bảo độ tin cậy.
② Cung cấp điện cho IC hoặc một phần mạch trong bảng mạch, bắt đầu từ hiệu quả về chi phí và khối lượng, ưu tiên sử dụng các sơ đồ không cách ly.
③ Vì yêu cầu an toàn về an ninh, nếu bạn cần kết nối AC-DC của Điện lực Thành phố hoặc nguồn điện dùng cho y tế, để đảm bảo an toàn cho con người, bạn phải sử dụng nguồn điện.Trong một số trường hợp, bạn phải sử dụng nguồn điện để tăng cường cách ly.
④ Đối với việc cung cấp năng lượng cho truyền thông công nghiệp từ xa, để giảm thiểu hiệu quả ảnh hưởng của sự khác biệt địa lý và nhiễu ghép nối dây, nó thường được sử dụng làm nguồn điện riêng để cấp nguồn riêng cho từng nút truyền thông.
⑤ Để sử dụng nguồn điện pin, nguồn điện không cách ly được sử dụng để đảm bảo tuổi thọ pin nghiêm ngặt.
Nhờ hiểu rõ ưu nhược điểm của quyền lực cô lập và không cô lập, họ đều có những ưu điểm riêng.Đối với một số thiết kế nguồn điện nhúng thường được sử dụng, chúng ta có thể tóm tắt các trường hợp lựa chọn nó.
1.Icung cấp điện an ủi
Để cải thiện hiệu suất chống nhiễu và đảm bảo độ tin cậy, người ta thường sử dụng cách ly.
Để đảm bảo yêu cầu an toàn về an ninh, nếu cần kết nối với nguồn AC-DC của Điện lực Thành phố, hoặc nguồn điện dùng trong y tế và các thiết bị màu trắng, để đảm bảo an toàn cho con người, bạn phải sử dụng nguồn điện, chẳng hạn như MPS MP020, dành cho phản hồi gốc AC-DC, phù hợp với các ứng dụng 1 ~ 10W;
Để cung cấp năng lượng cho thông tin liên lạc công nghiệp từ xa, để giảm thiểu hiệu quả ảnh hưởng của sự khác biệt địa lý và nhiễu ghép nối dây, nó thường được sử dụng để cung cấp điện riêng cho từng nút truyền thông.
2. Nguồn điện không cách ly
IC hoặc một số mạch trong bảng mạch được cung cấp năng lượng theo tỷ lệ giá và khối lượng, và giải pháp không cách ly được ưu tiên;chẳng hạn như AC-DC không cách ly dòng MPS MP150/157/MP174, phù hợp với 1 ~ 5W;
Đối với trường hợp điện áp làm việc dưới 36V, pin được sử dụng để cấp nguồn, có yêu cầu nghiêm ngặt về độ bền và ưu tiên nguồn điện không cách ly, chẳng hạn như MP2451/MPQ2451 của MPS.
Ưu điểm và nhược điểm của nguồn điện cách ly và nguồn điện không cách ly
Bằng cách hiểu rõ ưu nhược điểm của nguồn điện cách ly và không cách ly, chúng đều có những ưu điểm riêng.Đối với một số lựa chọn nguồn điện nhúng thường được sử dụng, chúng ta có thể tuân theo các điều kiện phán đoán sau:
Vì yêu cầu an toàn, nếu bạn cần kết nối với AC-DC của Điện lực Thành phố hoặc nguồn điện dành cho y tế, để đảm bảo an toàn cho con người, bạn phải sử dụng nguồn điện và một số trường hợp phải sử dụng để tăng cường việc cung cấp điện cách ly.
Nói chung, yêu cầu đối với điện áp cách ly nguồn mô-đun không cao lắm, nhưng điện áp cách ly cao hơn có thể đảm bảo rằng nguồn điện mô-đun có dòng rò nhỏ hơn, độ bảo mật và độ tin cậy cao hơn và đặc tính EMC tốt hơn.Do đó, mức điện áp cách ly chung là trên 1500VDC.
3, biện pháp phòng ngừa cho việc lựa chọn mô-đun nguồn cách ly
Điện trở cách ly của nguồn điện còn được gọi là cường độ chống điện trong tiêu chuẩn quốc gia GB-4943.Tiêu chuẩn GB-4943 này là tiêu chuẩn bảo mật thiết bị thông tin mà chúng ta thường nói, nhằm ngăn chặn con người bị tiêu chuẩn quốc gia về vật lý và điện, bao gồm cả việc tránh né Con người bị hư hỏng do điện giật, hư hỏng vật lý, cháy nổ.Như hình dưới đây là sơ đồ cấu tạo của bộ nguồn cách ly.
Sơ đồ cấu trúc nguồn cách ly
Là một chỉ báo quan trọng về công suất mô-đun, tiêu chuẩn về phương pháp thử nghiệm cách ly và chịu áp suất cũng được quy định trong tiêu chuẩn.Nói chung, thử nghiệm kết nối tiềm năng bằng nhau thường được sử dụng trong quá trình thử nghiệm đơn giản.Sơ đồ kết nối như sau:
Sơ đồ đáng chú ý của điện trở cách ly
Phương pháp thử:
Đặt điện áp của điện trở thành giá trị điện trở đã chỉ định, dòng điện được đặt là giá trị rò rỉ đã chỉ định và thời gian được đặt thành giá trị thời gian thử nghiệm đã chỉ định;
Đồng hồ đo áp suất vận hành bắt đầu thử nghiệm và bắt đầu nhấn.Trong thời gian thử nghiệm theo quy định, mô-đun phải không bị biến dạng và không có hồ quang bay.
Lưu ý rằng nên chọn mô-đun nguồn hàn tại thời điểm thử nghiệm để tránh việc hàn lặp lại và làm hỏng mô-đun nguồn.
Ngoài ra, hãy chú ý:
1. Hãy chú ý xem đó là AC-DC hay DC-DC.
2. Cách ly mô-đun nguồn cách ly.Ví dụ: liệu 1000V DC có đáp ứng các yêu cầu cách điện hay không.
3. Mô-đun nguồn cách ly có được kiểm tra độ tin cậy toàn diện hay không.Mô-đun nguồn phải được thực hiện bằng cách kiểm tra hiệu suất, kiểm tra dung sai, điều kiện nhất thời, kiểm tra độ tin cậy, kiểm tra khả năng tương thích điện từ EMC, kiểm tra nhiệt độ cao và thấp, kiểm tra khắc nghiệt, kiểm tra tuổi thọ, kiểm tra bảo mật, v.v.
4. Dây chuyền sản xuất mô-đun nguồn cách ly có được chuẩn hóa hay không.Dây chuyền sản xuất mô-đun nguồn cần phải vượt qua một số chứng nhận quốc tế như ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, v.v., như trong Hình 3 bên dưới.
Hình 3 Chứng nhận ISO
5. Mô-đun nguồn cách ly có được áp dụng cho các môi trường khắc nghiệt như công nghiệp và ô tô hay không.Mô-đun nguồn không chỉ được áp dụng cho môi trường công nghiệp khắc nghiệt mà còn được áp dụng trong hệ thống quản lý BMS của các phương tiện sử dụng năng lượng mới.
4,Tnhận thức về sức mạnh cô lập và sức mạnh không cô lập
Trước hết, có một sự hiểu lầm được giải thích: Nhiều người cho rằng nguồn điện không cách ly không tốt bằng nguồn điện cách ly, vì nguồn điện cách ly đắt nên chắc chắn đắt.
Tại sao sử dụng sức mạnh cô lập lại tốt hơn là không cô lập trong ấn tượng của mọi người hiện nay?Thực ra ý tưởng này vẫn nằm trong ý tưởng từ vài năm trước.Bởi vì sự ổn định không cách ly trong những năm trước thực sự không có sự cách ly và ổn định, nhưng với sự cập nhật của công nghệ R & D, sự ổn định không cách ly hiện đã rất trưởng thành và ngày càng ổn định hơn.Nói về an ninh, thực ra, nguồn điện không cách ly cũng rất an toàn.Chỉ cần cấu trúc thay đổi một chút thì vẫn an toàn cho cơ thể con người.Lý do tương tự, sức mạnh không cách ly cũng có thể vượt qua nhiều tiêu chuẩn bảo mật, chẳng hạn như: Ultuvsaace.
Trên thực tế, nguyên nhân sâu xa dẫn đến hư hỏng nguồn điện không cách ly là do điện áp tăng vọt ở cả hai đầu của đường dây nguồn AC.Cũng có thể nói sóng sét dâng trào.Điện áp này là điện áp cao tức thời ở cả hai đầu của đường dây điện xoay chiều, có khi lên tới ba nghìn volt.Nhưng thời gian rất ngắn, năng lượng lại cực kỳ mạnh mẽ.Sẽ xảy ra khi có sấm sét, hoặc trên cùng một đường dây AC, khi cắt tải lớn, do quán tính dòng điện cũng sẽ xảy ra.Mạch BUCK cách ly sẽ ngay lập tức truyền đến đầu ra, làm hỏng vòng phát hiện dòng điện không đổi hoặc làm hỏng thêm chip, khiến dòng điện 300V đi qua và đốt cháy toàn bộ đèn.Đối với nguồn điện chống xâm thực cách ly, MOS sẽ bị hỏng.Hiện tượng là bộ lưu trữ, chip và ống MOS bị cháy.Hiện nay, nguồn điện điều khiển bằng đèn LED bị hỏng trong quá trình sử dụng và hơn 80% là hai hiện tượng tương tự nhau.Hơn nữa, bộ nguồn chuyển mạch nhỏ, ngay cả khi là bộ đổi nguồn, cũng thường bị hỏng do hiện tượng này, nguyên nhân là do điện áp sóng, và trong bộ nguồn LED, tình trạng này càng phổ biến hơn.Điều này là do đặc tính tải của đèn LED đặc biệt sợ sóng.Điện áp.
Theo lý thuyết chung, mạch điện tử càng ít linh kiện thì độ tin cậy càng cao và độ tin cậy của bảng mạch linh kiện càng thấp.Trong thực tế, mạch không cách ly ít hơn mạch cách ly.Tại sao độ tin cậy của mạch cách ly cao?Trên thực tế, đó không phải là độ tin cậy, mà là mạch không cách ly quá nhạy cảm với sự đột biến, khả năng ức chế kém và mạch cách ly, vì năng lượng đi vào máy biến áp trước, sau đó truyền đến tải LED từ máy biến áp.Mạch Buck là một phần của nguồn điện đầu vào trực tiếp cho tải LED.Do đó, cái trước có khả năng gây thiệt hại rất lớn đối với sự đột biến của sự triệt tiêu và suy giảm nên nó rất nhỏ.Trên thực tế, vấn đề không cách ly chủ yếu là do vấn đề đột biến.Hiện tại, vấn đề này là chỉ có thể nhìn thấy đèn LED từ xác suất mà chúng có thể được nhìn thấy từ xác suất.Vì vậy, nhiều người vẫn chưa đề xuất được phương pháp phòng ngừa tốt.Nhiều người không biết điện áp sóng là gì, nhiều người.Đèn LED bị hỏng và không thể tìm ra nguyên nhân.Cuối cùng chỉ có một câu.Điều gì nguồn điện này không ổn định sẽ được giải quyết.Cụ thể không ổn định ở chỗ nào, hắn không biết.
Cung cấp điện không cách ly là hiệu quả, thứ hai là chi phí sẽ có lợi hơn.
Nguồn điện không cách ly thích hợp cho các dịp: Trước hết, đó là đèn trong nhà.Môi trường điện trong nhà này tốt hơn và ảnh hưởng của sóng nhỏ.Thứ hai, trường hợp sử dụng là điện áp nhỏ và dòng điện nhỏ.Việc không cách ly không có ý nghĩa đối với dòng điện hạ thế, vì hiệu suất của dòng điện hạ áp và dòng lớn không cao hơn cách ly và chi phí cũng thấp hơn nhiều.Thứ ba, nguồn điện không cách ly được sử dụng trong môi trường tương đối ổn định.Tất nhiên, nếu có một cách để giải quyết vấn đề ngăn chặn sự đột biến, phạm vi ứng dụng của nguồn điện không cách ly sẽ được mở rộng rất nhiều!
Do vấn đề về sóng nên không nên đánh giá thấp tỷ lệ thiệt hại.Nói chung các loại sửa chữa trả lại, bảo hiểm hư hỏng, chip, MOS đầu tiên nên nghĩ tới vấn đề sóng.Để giảm tỷ lệ hư hỏng, cần xem xét các yếu tố đột biến khi thiết kế hoặc bỏ người dùng khi sử dụng và cố gắng tránh đột biến.(Chẳng hạn như đèn trong nhà, hãy tắt nó đi khi bạn chiến đấu)
Tóm lại, việc sử dụng cách ly và không cách ly thường là do vấn đề dâng sóng, vấn đề sóng và môi trường điện có liên quan chặt chẽ với nhau.Vì vậy, nhiều khi việc sử dụng nguồn điện cách ly và nguồn điện không cách ly không thể bị cắt từng cái một.Chi phí rất thuận lợi nên cần chọn loại không cách ly hoặc cách ly làm nguồn cấp điện cho ổ đĩa LED.
5. Tóm tắt
Bài viết này giới thiệu sự khác biệt giữa công suất cách ly và công suất không cách ly, cũng như những ưu điểm và nhược điểm tương ứng của chúng, các cơ hội thích ứng và lựa chọn lựa chọn công suất cách ly.Tôi hy vọng các kỹ sư có thể sử dụng điều này làm tài liệu tham khảo trong thiết kế sản phẩm.Và sau khi sản phẩm bị lỗi hãy nhanh chóng định vị vấn đề.
Thời gian đăng: Jul-08-2023