« Une hôtesse de l'air de 23 ans de China Southern Airlines a été électrocutée alors qu'elle parlait sur son iPhone5 pendant qu'il était en charge », la nouvelle a suscité une large attention en ligne. Les chargeurs peuvent-ils mettre des vies en danger ? Les experts analysent les fuites du transformateur à l'intérieur du chargeur de téléphone portable, les fuites de courant alternatif 220 V CA vers l'extrémité CC et via la ligne de données jusqu'à la coque métallique du téléphone portable, et conduisent finalement à une électrocution, une tragédie irréversible.
Alors pourquoi la sortie du chargeur de téléphone portable est-elle fournie en 220 V CA ? À quoi devons-nous faire attention lors du choix d’une alimentation isolée ? Comment faire la distinction entre les alimentations isolées et non isolées ? L’opinion commune dans l’industrie est la suivante :
1. Alimentation isolée: Il n'y a pas de connexion électrique directe entre la boucle d'entrée et la boucle de sortie de l'alimentation, et l'entrée et la sortie sont dans un état isolé à haute résistance sans boucle de courant, comme le montre la figure 1 :
2, alimentation non isolée :il y a une boucle de courant continu entre l'entrée et la sortie, par exemple, l'entrée et la sortie sont communes. Un circuit flyback isolé et un circuit BUCK non isolé sont pris comme exemples, comme le montre la figure 2. Figure 1 Alimentation isolée avec transformateur
1. Les avantages et les inconvénients de l'alimentation isolée et de l'alimentation non isolée
Selon les concepts ci-dessus, pour la topologie d'alimentation commune, l'alimentation non isolée comprend principalement Buck, Boost, Buck-Boost, etc. L'alimentation d'isolation comprend principalement une variété de flyback, forward, half-bridge, LLC et d'autres topologies avec transformateurs d'isolement.
En combinaison avec des alimentations isolées et non isolées couramment utilisées, nous pouvons intuitivement obtenir certains de leurs avantages et inconvénients, les avantages et les inconvénients des deux sont presque opposés.
Pour utiliser des alimentations isolées ou non isolées, il est nécessaire de comprendre comment le projet réel a besoin d'alimentations, mais avant cela, vous pouvez comprendre les principales différences entre les alimentations isolées et non isolées :
① Le module d'isolation a une fiabilité élevée, mais un coût élevé et une faible efficacité.
②La structure du module non isolé est très simple, peu coûteuse, à haut rendement et avec de mauvaises performances de sécurité.
Par conséquent, dans les cas suivants, il est recommandé d’utiliser une alimentation isolée :
① Impliquant d'éventuelles occasions de choc électrique, telles que le transport de l'électricité du réseau vers des occasions CC basse tension, il est nécessaire d'utiliser une alimentation AC-DC isolée ;
② Le bus de communication série transmet les données via des réseaux physiques tels que RS-232, RS-485 et le réseau local du contrôleur (CAN). Chacun de ces systèmes interconnectés est équipé de sa propre alimentation électrique et la distance entre les systèmes est souvent très grande. Par conséquent, nous devons généralement isoler l’alimentation électrique pour assurer l’isolation électrique afin de garantir la sécurité physique du système. En isolant et en coupant la boucle de mise à la terre, le système est protégé de l'impact transitoire de la haute tension et la distorsion du signal est réduite.
③ Pour les ports d'E/S externes, afin de garantir le fonctionnement fiable du système, il est recommandé d'isoler l'alimentation des ports d'E/S.
Le tableau résumé est présenté dans le tableau 1 et les avantages et les inconvénients des deux sont presque opposés.
Tableau 1 Avantages et inconvénients des alimentations isolées et non isolées
2, le choix de l'alimentation isolée et de l'alimentation non isolée
En comprenant les avantages et les inconvénients des alimentations isolées et non isolées, chacune a ses propres avantages, et nous avons pu porter un jugement précis sur certaines options d'alimentation intégrées courantes :
① L'alimentation électrique du système est généralement utilisée pour améliorer les performances anti-interférences et assurer la fiabilité.
② Alimentation électrique du circuit intégré ou d'une partie du circuit dans la carte de circuit imprimé, à partir d'un rapport coût-efficacité et volume, utilisation préférentielle de schémas de non-isolation.
③ Pour des raisons de sécurité, si vous devez connecter l'AC-DC de l'électricité municipale ou l'alimentation électrique à usage médical, afin d'assurer la sécurité de la personne, vous devez utiliser l'alimentation électrique. Dans certains cas, vous devez utiliser l'alimentation électrique pour renforcer l'isolation.
④ Pour l'alimentation électrique des communications industrielles à distance, afin de réduire efficacement les effets des différences géographiques et des interférences de couplage de fils, il est généralement utilisé pour une alimentation séparée pour alimenter chaque nœud de communication seul.
⑤ Pour l'utilisation de l'alimentation par batterie, une alimentation sans isolation est utilisée pour une durée de vie stricte de la batterie.
En comprenant les avantages et les inconvénients de l’isolation et de la non-isolation, ils ont leurs propres avantages. Pour certaines conceptions d'alimentation intégrées couramment utilisées, nous pouvons résumer les occasions de son choix.
1.Ialimentation solaire
Afin d'améliorer les performances anti-interférences et d'assurer la fiabilité, il est généralement utilisé pour utiliser l'isolation.
Pour des raisons de sécurité, si vous devez vous connecter à l'AC-DC de l'électricité municipale, ou à l'alimentation électrique à usage médical, et aux appareils blancs, afin d'assurer la sécurité de la personne, vous devez utiliser l'alimentation électrique, comme le MPS MP020, pour le retour d'origine AC-DC, adapté aux applications 1 ~ 10 W ;
Pour l'alimentation électrique des communications industrielles à distance, afin de réduire efficacement les effets des différences géographiques et des interférences de couplage de fils, il est généralement utilisé pour une alimentation séparée pour alimenter chaque nœud de communication seul.
2. Alimentation sans isolation
Le circuit intégré ou certains circuits de la carte de circuit imprimé sont alimentés par le rapport prix et le volume, et la solution sans isolation est préférée ; comme la série MPS MP150/157/MP174 Buck AC-DC sans isolation, adaptée pour 1 ~ 5 W ;
Dans le cas d'une tension de fonctionnement inférieure à 36 V, la batterie est utilisée pour fournir de l'énergie, et il existe des exigences strictes en matière d'endurance, et une alimentation sans isolation est préférée, comme le MP2451/MPQ2451 de MPS.
Les avantages et les inconvénients de l'alimentation à isolation et de l'alimentation sans isolation
En comprenant les avantages et les inconvénients de l’alimentation électrique isolée et non isolée, ils ont leurs propres avantages. Pour certains choix d’alimentations intégrées couramment utilisés, nous pouvons suivre les conditions de jugement suivantes :
Pour des raisons de sécurité, si vous devez vous connecter à l'alimentation AC-DC de l'électricité municipale ou à l'alimentation électrique médicale, afin d'assurer la sécurité de la personne, vous devez utiliser l'alimentation électrique, et certaines occasions doivent être utilisées pour Améliorer l'alimentation électrique d'isolation.
Généralement, les exigences en matière de tension d'isolement de l'alimentation du module ne sont pas très élevées, mais une tension d'isolement plus élevée peut garantir que l'alimentation du module a un courant de fuite plus faible, une sécurité et une fiabilité plus élevées et que les caractéristiques CEM sont meilleures. Par conséquent, le niveau de tension d'isolement général est supérieur à 1 500 V CC.
3, précautions pour la sélection du module d'alimentation d'isolation
La résistance d'isolement de l'alimentation est également appelée résistance anti-électricité dans la norme nationale GB-4943. Cette norme GB-4943 correspond aux normes de sécurité des équipements d'information que nous disons souvent, pour empêcher les personnes d'être des normes nationales physiques et électriques, y compris pour éviter que les humains soient endommagés par des chocs électriques, des dommages physiques ou une explosion. Comme indiqué ci-dessous, le schéma structurel de l'alimentation d'isolation.
Schéma de structure de puissance d'isolation
En tant qu'indicateur important de la puissance du module, la norme d'isolation et la méthode de test de résistance à la pression sont également stipulées dans la norme. Généralement, le test de connexion à potentiel égal est généralement utilisé lors de tests simples. Le schéma de connexion est le suivant :
Diagramme significatif de la résistance d'isolement
Méthodes d'essai :
Réglez la tension de la résistance de tension à la valeur de résistance de tension spécifiée, le courant est défini comme la valeur de fuite spécifiée et le temps est réglé sur la valeur de temps de test spécifiée ;
Les manomètres de fonctionnement commencent à tester et commencent à appuyer. Pendant la durée de test prescrite, le module doit être intact et exempt d'arc volant.
Notez que le module de puissance de soudage doit être sélectionné au moment du test pour éviter des soudages répétés et endommager le module de puissance.
De plus, faites attention :
1. Faites attention s'il s'agit de AC-DC ou de DC-DC.
2. L'isolation du module d'alimentation d'isolation. Par exemple, si le 1 000 V CC répond aux exigences d'isolation.
3. Si le module d'alimentation d'isolation dispose d'un test de fiabilité complet. Le module d'alimentation doit être effectué par des tests de performances, des tests de tolérance, des conditions transitoires, des tests de fiabilité, des tests de compatibilité électromagnétique CEM, des tests à haute et basse température, des tests extrêmes, des tests de durée de vie, des tests de sécurité, etc.
4. Si la chaîne de production du module de puissance isolé est standardisée. La ligne de production de modules de puissance doit passer un certain nombre de certifications internationales telles que ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, etc., comme le montre la figure 3 ci-dessous.
Figure 3 Certification ISO
5. Si le module d'alimentation d'isolation est appliqué à des environnements difficiles tels que l'industrie et l'automobile. Le module d'alimentation est non seulement appliqué à l'environnement industriel difficile, mais également dans le système de gestion BMS des véhicules à énergie nouvelle.
4,Tla perception du pouvoir d'isolation et du pouvoir de non-isolation
Tout d'abord, un malentendu s'explique : beaucoup de gens pensent que l'alimentation sans isolation n'est pas aussi bonne que l'alimentation avec isolation, car l'alimentation isolée est chère, elle doit donc être chère.
Pourquoi est-il préférable d’utiliser le pouvoir d’isolement plutôt que de ne pas s’isoler, selon l’impression de tout le monde maintenant ? En fait, cette idée est restée dans l’idée d’il y a quelques années. Parce que la stabilité de non-isolation des années précédentes n'a effectivement ni isolation ni stabilité, mais avec la mise à jour de la technologie R&D, la non-isolation est maintenant très mature et elle devient plus stable. En parlant de sécurité, en fait, l’alimentation électrique sans isolation est également très sûre. Tant que la structure est légèrement modifiée, elle reste sans danger pour le corps humain. Pour la même raison, l'alimentation sans isolation peut également satisfaire à de nombreuses normes de sécurité, telles que : Ultuvsaace.
En fait, la cause première des dommages causés à l'alimentation électrique sans isolation est causée par la surtension aux deux extrémités de la ligne électrique CA. On peut aussi dire que l'onde de foudre est une surtension. Cette tension est une haute tension instantanée aux deux extrémités de la ligne de tension alternative, pouvant parfois atteindre trois mille volts. Mais le temps est très court et l’énergie est extrêmement forte. Cela se produira lorsqu'il y aura du tonnerre, ou sur la même ligne CA, lorsqu'une charge importante sera déconnectée, car l'inertie du courant se produira également. Le circuit BUCK d'isolation sera instantanément transmis à la sortie, endommagera l'anneau de détection de courant constant ou endommagera davantage la puce, provoquant le passage de 300 V et brûlant toute la lampe. Pour l'alimentation anti-agressive d'isolation, le MOS sera endommagé. Le phénomène est que le stockage, la puce et les tubes MOS sont grillés. Maintenant, l'alimentation électrique des LED est mauvaise pendant l'utilisation, et plus de 80 % sont ces deux phénomènes similaires. De plus, la petite alimentation à découpage, même s'il s'agit d'un adaptateur secteur, est souvent endommagée par ce phénomène, provoqué par la tension d'onde, et dans l'alimentation LED, c'est encore plus courant. En effet, les caractéristiques de charge des LED craignent particulièrement les ondes. La tension.
Selon la théorie générale, moins il y a de composants dans le circuit électronique, plus la fiabilité est élevée et plus la fiabilité du circuit imprimé des composants est faible. En fait, les circuits sans isolation sont inférieurs aux circuits avec isolation. Pourquoi la fiabilité du circuit d'isolation est-elle élevée ? En fait, ce n'est pas une question de fiabilité, mais le circuit de non-isolation est trop sensible à la surtension, à une mauvaise capacité d'inhibition et au circuit d'isolation, car l'énergie pénètre d'abord dans le transformateur, puis la transporte vers la charge LED depuis le transformateur. Le circuit abaisseur fait partie de l'alimentation d'entrée directement à la charge LED. Par conséquent, le premier a de fortes chances d'endommager la surtension de suppression et d'atténuation, il est donc faible. En fait, le problème de non-isolement est principalement dû au problème de surtension. À l'heure actuelle, ce problème est que seules les lampes LED peuvent être vues selon la probabilité. Par conséquent, de nombreuses personnes n’ont pas proposé de bonne méthode de prévention. De plus en plus de gens ne savent pas ce qu'est la tension d'onde, beaucoup de gens. Les lampes LED sont cassées et la raison est introuvable. Au final, il n'y a qu'une seule phrase. Ce que cette alimentation est instable et cela va se régler. Où est l'instable spécifique, il ne le sait pas.
L'alimentation électrique sans isolation est efficace, et la seconde est que le coût est plus avantageux.
La puissance sans isolation convient aux occasions : tout d’abord, ce sont les lampes d’intérieur. Cet environnement électrique intérieur est meilleur et l’influence des vagues est faible. Deuxièmement, l'occasion d'utilisation est une petite tension et un petit courant. La non-isolation n'a pas de sens pour les courants basse tension, car l'efficacité des courants basse tension et importants n'est pas supérieure à l'isolation et le coût est moindre que beaucoup. Troisièmement, l'alimentation sans isolation est utilisée dans un environnement relativement stable. Bien sûr, s'il existe un moyen de résoudre le problème de la suppression de la surtension, la gamme d'applications de l'alimentation sans isolation sera considérablement élargie !
En raison du problème des vagues, le taux de dégâts ne doit pas être sous-estimé. Généralement, le type de retour réparé, l'assurance dommages, la puce et le premier de MOS doivent penser au problème des vagues. Afin de réduire le taux de dommages, il est nécessaire de prendre en compte les facteurs de surtension lors de la conception, ou de quitter les utilisateurs lors de l'utilisation, et d'essayer d'éviter les surtensions. (Comme les lampes d'intérieur, éteignez-les pour le moment lorsque vous vous battez)
En résumé, l'utilisation de l'isolation et de la non-isolation est souvent due au problème de la montée des vagues, et le problème des vagues et de l'environnement électrique est étroitement lié. Par conséquent, il arrive souvent que l'utilisation de l'alimentation avec isolation et de l'alimentation sans isolation ne puisse pas être coupée une par une. Les coûts sont très avantageux, il est donc nécessaire de choisir la non-isolation ou l'isolation comme alimentation du variateur LED.
5. Résumé
Cet article présente les différences entre la puissance d'isolation et la puissance de non-isolation, ainsi que leurs avantages et inconvénients respectifs, les occasions d'adaptation et le choix de la puissance d'isolation. J'espère que les ingénieurs pourront l'utiliser comme référence dans la conception de produits. Et après une panne du produit, positionnez rapidement le problème.
Heure de publication : 08 juillet 2023
