« Une hôtesse de l'air de 23 ans de China Southern Airlines a été électrocutée alors qu'elle parlait sur son iPhone 5 en charge », a suscité un vif intérêt en ligne. Les chargeurs peuvent-ils mettre des vies en danger ? Des experts analysent la fuite du transformateur à l'intérieur du chargeur de téléphone portable, la fuite de courant alternatif 220 VCA vers l'extrémité CC et via la ligne de données jusqu'à la coque métallique du téléphone portable, et peuvent éventuellement entraîner une électrocution, une tragédie irréversible.
Alors pourquoi la sortie du chargeur de téléphone portable est-elle de 220 V CA ? À quoi faut-il prêter attention lors du choix d'une alimentation isolée ? Comment distinguer une alimentation isolée d'une alimentation non isolée ? L'opinion courante dans le secteur est la suivante :
1. Alimentation électrique 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 illustré dans la figure 1 :
2, alimentation non isolée :Il existe 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 abaisseur non isolé sont pris comme exemples, comme illustré à la figure 2. Figure 1 : Alimentation isolée avec transformateur.
1. Les avantages et les inconvénients de l'alimentation électrique isolée et de l'alimentation électrique non isolée
Selon les concepts ci-dessus, pour la topologie d'alimentation électrique commune, l'alimentation électrique non isolée comprend principalement Buck, Boost, buck-boost, etc. L'alimentation électrique d'isolement comprend principalement une variété de topologies flyback, forward, half-bridge, LLC et autres avec transformateurs d'isolement.
Combinés aux 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 présente une fiabilité élevée, mais un coût élevé et une faible efficacité.
②La structure du module non isolé est très simple, peu coûteuse, très efficace et offre de faibles performances en matière de sécurité.
Par conséquent, dans les cas suivants, il est recommandé d’utiliser une alimentation électrique isolée :
1. En cas d'éventuel choc électrique, comme lors du transfert d'électricité du réseau vers une alimentation CC basse tension, il est nécessaire d'utiliser une alimentation CA-CC isolée ;
2. Le bus de communication série transmet des données via des réseaux physiques tels que RS-232, RS-485 et le réseau local de contrôleur (CAN). Chacun de ces systèmes interconnectés dispose de sa propre alimentation électrique, et la distance entre eux est souvent importante. Par conséquent, il est généralement nécessaire d'isoler l'alimentation électrique afin de garantir la sécurité physique du système. En isolant et en coupant la boucle de terre, le système est protégé des hautes tensions transitoires 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 récapitulatif 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 électriques isolées et non isolées, chacune a ses propres avantages, et nous avons pu porter des jugements précis sur certaines options d'alimentation électrique intégrées courantes :
1 L'alimentation électrique du système est généralement utilisée pour améliorer les performances anti-interférences et garantir la fiabilité.
2. Alimentation du circuit intégré ou d'une partie du circuit dans la carte de circuit imprimé, en partant du rapport coût-efficacité et du volume, en utilisant préférentiellement des schémas sans isolation.
3. Pour des raisons de sécurité, si vous devez connecter le courant alternatif et continu d'un réseau électrique municipal ou d'un réseau électrique à usage médical, vous devez utiliser une alimentation électrique pour assurer la sécurité des personnes. Dans certains cas, l'utilisation d'une alimentation électrique est nécessaire 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 électrique 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 des alimentations isolées et non isolées, nous pouvons constater qu'elles présentent chacune leurs avantages. Pour certaines conceptions d'alimentations embarquées couramment utilisées, nous pouvons résumer les cas de figure dans lesquels elles sont choisies.
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 au courant alternatif-continu 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, telle que la MPS MP020, pour le retour d'origine AC-DC, adapté aux applications de 1 à 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 électrique séparée pour alimenter chaque nœud de communication seul.
2. Alimentation électrique sans isolation
Le circuit intégré ou un circuit dans la carte de circuit imprimé est alimenté par le rapport prix/volume, et la solution sans isolation est préférée ; comme le buck AC-DC sans isolation de la série MPS MP150/157/MP174, adapté 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 électrique isolée et non isolée
En comprenant les avantages et les inconvénients des alimentations isolées et non isolées, on constate que chacune d'elles présente des avantages. Pour certaines alimentations embarquées couramment utilisées, on peut suivre les critères de jugement suivants :
Pour des raisons de sécurité, si vous devez vous connecter au courant alternatif-continu de l'électricité municipale ou à l'alimentation électrique à des fins médicales, 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'isolement.
En règle générale, les exigences en matière de tension d'isolement des modules ne sont pas très élevées. Cependant, une tension d'isolement plus élevée peut garantir un courant de fuite plus faible, une sécurité et une fiabilité accrues, ainsi que de meilleures caractéristiques CEM. Par conséquent, la tension d'isolement générale est supérieure à 1 500 V CC.
3, précautions pour la sélection du module de puissance d'isolement
La résistance d'isolement d'une alimentation électrique est également appelée « résistance à l'électricité » dans la norme nationale GB-4943. Cette norme définit les normes de sécurité des équipements informatiques, souvent utilisées pour prévenir les risques de dommages physiques et électriques, notamment les chocs électriques, les dommages physiques et les explosions. Le schéma de la structure de l'alimentation électrique isolée est présenté ci-dessous.
Diagramme de la structure du pouvoir d'isolement
En tant qu'indicateur important de la puissance du module, la norme stipule également la méthode d'essai d'isolation et de résistance à la pression. En général, le test de connexion à potentiel égal est utilisé lors des essais 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 sur la valeur de résistance de tension spécifiée, le courant est défini comme valeur de fuite spécifiée et le temps est défini sur la valeur de temps de test spécifiée ;
Les manomètres de service commencent les tests et la mise en service. Pendant la durée de test prescrite, le module doit être exempt de traces et d'arc électrique.
Notez que le module de puissance de soudage doit être sélectionné au moment du test pour éviter les soudages répétés et endommager le module de puissance.
De plus, faites attention :
1. Faites attention s'il s'agit de courant alternatif-continu ou continu-continu.
2. L'isolation du module d'alimentation. Par exemple, vérifier si la tension continue de 1 000 V satisfait aux exigences d'isolation.
3. Le module d'alimentation isolé doit-il faire l'objet de tests de fiabilité complets ? Des tests de performance, de tolérance, de conditions transitoires, de fiabilité, de compatibilité électromagnétique CEM, de températures élevées et basses, de conditions extrêmes, de durée de vie et de sécurité doivent être effectués.
4. La chaîne de production du module de puissance isolé est-elle standardisée ? Elle doit obtenir plusieurs certifications internationales, telles que ISO9001, ISO14001, OHSAS18001, etc., comme illustré à la figure 3 ci-dessous.
Figure 3 Certification ISO
5. Le module d'alimentation isolé est-il utilisé dans des environnements difficiles tels que l'industrie et l'automobile ? Ce module est non seulement utilisé dans les environnements industriels difficiles, mais également dans le système de gestion BMS des véhicules à énergies nouvelles.
4,Tla perception du pouvoir d'isolement et du pouvoir de non-isolement
Tout d'abord, un malentendu est expliqué : beaucoup de gens pensent que l'alimentation non isolée n'est pas aussi bonne que l'alimentation isolée, car l'alimentation isolée est chère, elle doit donc être chère.
Pourquoi, selon tout le monde, est-il préférable d'utiliser une alimentation électrique isolée plutôt qu'une alimentation non isolée ? En réalité, cette idée est restée d'actualité il y a quelques années. La stabilité de l'alimentation non isolée des années précédentes était certes insuffisante, mais grâce aux progrès de la R&D, cette dernière est désormais très mature et gagne en stabilité. En matière de sécurité, l'alimentation non isolée est également très sûre. Même si sa structure est légèrement modifiée, elle reste sans danger pour le corps humain. De même, l'alimentation non isolée répond à de nombreuses normes de sécurité, telles que : Ultuvsaace.
En fait, la cause principale des dommages aux alimentations non isolées est la surtension aux deux extrémités de la ligne d'alimentation CA. On peut également parler de surtension lors de la foudre. Cette surtension se manifeste par une surtension instantanée aux deux extrémités de la ligne CA, atteignant parfois 3 000 volts. Cependant, le temps est très court et l'énergie est extrêmement forte. Cela se produit en cas d'orage ou, sur la même ligne CA, lors de la déconnexion d'une charge importante, en raison de l'inertie du courant. Le circuit abaisseur d'isolation transmet instantanément le courant à la sortie, endommageant la bague de détection de courant constant ou aggravant la puce, provoquant un passage de 300 V et la combustion de la lampe. Pour une alimentation anti-agressive isolée, le MOS est endommagé. Le phénomène se produit lorsque le stockage, la puce et les tubes MOS grillent. Les alimentations à LED sont alors défectueuses en cours d'utilisation, et plus de 80 % de ces deux phénomènes sont similaires. De plus, les petites alimentations à découpage, même les adaptateurs secteur, sont souvent endommagées par ce phénomène, causé par la tension d'onde. Ce phénomène est encore plus fréquent pour les alimentations LED. En effet, les caractéristiques de charge des LED sont particulièrement sensibles aux ondes.
Selon la théorie générale, moins un circuit électronique comporte de composants, plus sa fiabilité est élevée, et plus la fiabilité de la carte de circuit imprimé est faible. En réalité, les circuits non isolés sont moins fiables que les circuits isolés. Pourquoi la fiabilité d'un circuit isolé est-elle élevée ? En réalité, ce n'est pas la fiabilité, mais le circuit non isolé est trop sensible aux surtensions, a une faible capacité d'inhibition et, en raison de l'entrée de l'énergie dans le transformateur, est transportée de ce dernier vers la charge LED. Le circuit abaisseur de tension fait partie de l'alimentation d'entrée directe de la charge LED. Par conséquent, le premier présente un risque élevé de dommages dus aux surtensions lors de la suppression et de l'atténuation, ce qui est faible. En réalité, le problème du non-isolement est principalement dû aux surtensions. Actuellement, seules les lampes LED sont visibles. Par conséquent, de nombreuses personnes n'ont pas proposé de méthode de prévention efficace. De plus en plus de personnes ignorent ce qu'est la tension d'onde. Les lampes LED sont endommagées sans qu'on en trouve la cause. En fin de compte, il n'y a qu'une seule solution. Cette alimentation électrique est instable et sera corrigée. Où se situe précisément cette instabilité ? Il l'ignore.
L'alimentation électrique sans isolation est efficace, et le deuxième est que le coût est plus avantageux.
L'alimentation sans isolation est adaptée aux situations suivantes : tout d'abord, pour les lampes d'intérieur. Cet environnement électrique intérieur est plus favorable et l'influence des ondes est faible. Ensuite, elle est utilisée pour les faibles tensions et courants. La non-isolation n'est pas pertinente pour les courants basse tension, car son rendement est comparable à celui de l'isolation et son coût est bien moindre. Enfin, l'alimentation sans isolation est utilisée dans un environnement relativement stable. Bien entendu, si l'on parvient à résoudre le problème de la suppression des surtensions, le champ d'application de l'alimentation sans isolation sera considérablement élargi !
En raison du problème des ondes, le taux de dommages ne doit pas être sous-estimé. En règle générale, le type de retour réparé, l'assurance endommagée, la puce et les MOS doivent être pris en compte en premier. Afin de réduire le taux de dommages, il est nécessaire de prendre en compte les facteurs de surtension dès la conception, ou d'arrêter les utilisateurs lorsqu'ils sont utilisés, et d'essayer d'éviter les surtensions. (Par exemple, les lampes intérieures doivent être éteintes temporairement pendant le combat.)
En résumé, l'utilisation d'une alimentation isolée ou non isolée est souvent liée aux problèmes de surtension, et les problèmes liés aux vagues et à l'environnement électrique sont étroitement liés. Par conséquent, il est souvent impossible de combiner alimentations isolées et non isolées. Leurs coûts étant très avantageux, il est nécessaire de choisir une alimentation non isolée ou non isolée pour piloter des LED.
5. Résumé
Cet article présente les différences entre alimentation isolée et non isolée, ainsi que leurs avantages et inconvénients respectifs, les possibilités d'adaptation et le choix de l'alimentation isolée. J'espère que les ingénieurs pourront s'en inspirer pour la conception de leurs produits. En cas de panne, ils pourront rapidement identifier le problème.
Date de publication : 08/07/2023
