ההבדל בין ספקי כוח מבודדים ולא מבודדים, חובה לקרוא למתחילים!

"דיילת בת 23 של צ'יינה סאות'רן איירליינס התחשמלה בזמן שדיברה באייפון 5 שלה בזמן שהוא נטען", החדשות משכו תשומת לב רחבה באינטרנט.האם מטענים יכולים לסכן חיים?מומחים מנתחים את דליפת השנאי בתוך מטען הטלפון הנייד, זליגת זרם חילופין 220VAC לקצה DC, ודרך קו הנתונים למעטפת המתכת של הטלפון הנייד, ובסופו של דבר מובילות להתחשמלות, התרחשות של טרגדיה בלתי הפיכה.

אז למה הפלט של מטען הטלפון הנייד מגיע עם 220V AC?למה עלינו לשים לב בבחירת ספק כוח מבודד?כיצד להבחין בין ספקי כוח מבודדים לבלתי מבודדים?הדעה המקובלת בתעשייה היא:

1. ספק כוח מבודד: אין חיבור חשמלי ישיר בין לולאת הכניסה ללולאת המוצא של ספק הכוח, והקלט והפלט נמצאים במצב מבודד בעל התנגדות גבוהה ללא לולאת זרם, כפי שמוצג באיור 1:

2, ספק כוח לא מבודד:יש לולאת זרם ישר בין הקלט והפלט, למשל, הקלט והפלט שכיחים.מעגל flyback מבודד ומעגל BUCK לא מבודד נלקחים כדוגמאות, כפי שמוצג באיור 2. איור 1 ספק כוח מבודד עם שנאי

1. היתרונות והחסרונות של ספק כוח מבודד ואספקת חשמל לא מבודד

על פי המושגים לעיל, עבור טופולוגיית ספק הכוח הנפוצה, ספק הכוח הלא מבודד כולל בעיקר Buck, Boost, buck-boost וכו'. לספק הכוח המבודד יש בעיקר מגוון של flyback, קדימה, חצי גשר, LLC ו טופולוגיות אחרות עם שנאי בידוד.

בשילוב עם ספקי כוח מבודדים ולא מבודדים נפוצים, נוכל לקבל באופן אינטואיטיבי חלק מהיתרונות והחסרונות שלהם, היתרונות והחסרונות של השניים כמעט הפוכים.

כדי להשתמש בספקי כוח מבודדים או לא מבודדים, יש צורך להבין כיצד הפרויקט בפועל זקוק לספקי כוח, אך לפני כן, אתה יכול להבין את ההבדלים העיקריים בין ספקי כוח מבודדים ולא מבודדים:

① למודול הבידוד יש אמינות גבוהה, אך עלות גבוהה ויעילות נמוכה. 

②המבנה של המודול הלא מבודד הוא פשוט מאוד, עלות נמוכה, יעילות גבוהה וביצועי בטיחות גרועים. 

לכן, במקרים הבאים, מומלץ להשתמש בספק כוח מבודד:

① הכרוכים במקרים אפשריים של התחשמלות, כגון הוצאת חשמל מהרשת לאירועי DC במתח נמוך, צריך להשתמש באספקת מתח AC-DC מבודדת;

② אפיק התקשורת הטורי משדר נתונים דרך רשתות פיזיות כגון RS-232, RS-485 ו-Control Network Local Network (CAN).כל אחת מהמערכות המחוברות הללו מצוידת באספקת חשמל משלה, והמרחק בין המערכות לרוב רחוק.לכן, בדרך כלל עלינו לבודד את אספקת החשמל לצורך בידוד חשמלי כדי להבטיח את האבטחה הפיזית של המערכת.על ידי בידוד וניתוק לולאת ההארקה, המערכת מוגנת מהשפעת המתח הגבוה החולפת ועיוות האות מופחת.

③ עבור יציאות קלט/פלט חיצוניות, כדי להבטיח את הפעולה האמינה של המערכת, מומלץ לבודד את אספקת החשמל של יציאות הקלט/פלט.

הטבלה המסוכמת מוצגת בטבלה 1, והיתרונות והחסרונות של השניים כמעט הפוכים.

טבלה 1 יתרונות וחסרונות של ספקי כוח מבודדים ולא מבודדים

2, הבחירה של כוח מבודד וכוח לא מבודד

על ידי הבנת היתרונות והחסרונות של ספקי כוח מבודדים ולא מבודדים, לכל אחד יש יתרונות משלו, והצלחנו לשפוט מדויק לגבי כמה אפשרויות נפוצות של אספקת כוח משובצת:

① אספקת הכוח של המערכת משמשת בדרך כלל כדי לשפר את הביצועים נגד הפרעות ולהבטיח אמינות.

② אספקת חשמל של IC או חלק מהמעגל בלוח המעגלים, החל ממחיר חסכוני ונפח, שימוש מועדף בסכימות ללא בידוד.

③ לדרישות בטיחות לאבטחה, אם אתה צריך לחבר את AC-DC של החשמל העירוני, או את ספק הכוח לשימוש רפואי, כדי להבטיח את שלומו של האדם, עליך להשתמש באספקת החשמל.במקרים מסוימים, עליך להשתמש באספקת החשמל כדי לחזק את הבידוד.

④ עבור אספקת חשמל של תקשורת תעשייתית מרחוק, על מנת להפחית ביעילות את ההשפעות של הבדלים גיאוגרפיים והפרעות צימוד תיל, הוא משמש בדרך כלל לאספקת חשמל נפרדת כדי להפעיל כל צומת תקשורת לבד.

⑤ לשימוש באספקת סוללה, אספקת חשמל ללא בידוד משמשת לחיי סוללה קפדניים.

על ידי הבנת היתרונות והחסרונות של בידוד וכוח אי-בידוד, יש להם יתרונות משלהם.עבור עיצוב נפוץ של ספק כוח משובץ, אנו יכולים לסכם את המקרים של בחירתו.

1.Iאספקת חשמל של סולציה 

על מנת לשפר את הביצועים נגד הפרעות ולהבטיח אמינות, הוא משמש בדרך כלל לשימוש בבידוד.

לדרישות בטיחות לאבטחה, אם אתה צריך להתחבר ל-AC-DC של החשמל העירוני, או לספק כוח לשימוש רפואי, ומכשירים לבנים, על מנת להבטיח את שלומו של האדם, עליך להשתמש באספקת החשמל, כגון MPS MP020, עבור המשוב המקורי AC-DC, מתאים ליישומי 1 ~ 10W;

עבור אספקת החשמל של תקשורת תעשייתית מרוחקת, על מנת להפחית ביעילות את ההשפעות של הבדלים גיאוגרפיים והפרעות צימוד תיל, הוא משמש בדרך כלל לאספקת חשמל נפרדת כדי להפעיל כל צומת תקשורת לבד.

2. ספק כוח ללא בידוד 

ה-IC או מעגל כלשהו במעגל מופעל על ידי יחס המחיר והנפח, והפתרון ללא בידוד עדיף;כגון סדרת MPS MP150/157/MP174 buck ללא בידוד AC-DC, מתאים ל-1 ~ 5W;

במקרה של מתח עבודה מתחת ל-36V, הסוללה משמשת לאספקת חשמל, ויש דרישות קפדניות לסבולת, ומועדף אספקת חשמל ללא בידוד, כמו MP2451/MPQ2451 של MPS.

היתרונות והחסרונות של ספק כוח בידוד ואספקת חשמל ללא בידוד

על ידי הבנת היתרונות והחסרונות של בידוד ואספקת חשמל ללא בידוד, יש להם יתרונות משלהם.עבור כמה אפשרויות נפוצות של ספק כוח משובץ, אנו יכולים לפעול לפי תנאי השיפוט הבאים:

לדרישות בטיחות, אם אתה צריך להתחבר ל-AC-DC של החשמל העירוני, או לספק הכוח לרפואה, על מנת להבטיח את שלומו של האדם, עליך להשתמש באספקת החשמל, ויש להשתמש בכמה הזדמנויות כדי לשפר את אספקת החשמל הבידודית. 

בדרך כלל, הדרישות למתח בידוד מתח מודול אינן גבוהות במיוחד, אך מתח בידוד גבוה יותר יכול להבטיח שלספק הכוח של המודול יש זרם דליפה קטן יותר, אבטחה ואמינות גבוהות יותר ומאפייני EMC טובים יותר.לכן רמת מתח הבידוד הכללית היא מעל 1500VDC.

3, אמצעי זהירות לבחירת מודול כוח בידוד

התנגדות הבידוד של ספק הכוח נקראת גם חוזק אנטי-חשמלי בתקן הלאומי GB-4943.תקן GB-4943 זה הוא תקני האבטחה של ציוד מידע שאנו אומרים לעתים קרובות, כדי למנוע מאנשים להיות תקנים לאומיים פיזיים וחשמליים, כולל הימנעות מהימנעות בני אדם ניזוקים מנזק חשמלי, נזק פיזי, פיצוץ.כפי שמוצג להלן, תרשים המבנה של ספק הכוח המבודד.

דיאגרמת מבנה כוח בידוד

כאינדיקטור חשוב להספק המודול, נקבע בתקן גם התקן של בידוד ושיטת בדיקה עמידה בלחץ.בדרך כלל, מבחן חיבור פוטנציאל שווה משמש בדרך כלל במהלך בדיקה פשוטה.תרשים החיבור הוא כדלקמן:

תרשים משמעותי של התנגדות בידוד

שיטות בדיקה: 

הגדר את המתח של התנגדות המתח לערך התנגדות המתח שצוין, הזרם מוגדר כערך הדליפה שצוין, והזמן מוגדר לערך זמן הבדיקה שצוין;

מדי לחץ הפעלה מתחילים בבדיקה ומתחילים ללחוץ.במהלך זמן הבדיקה שנקבע, המודול צריך להיות ללא דוגמה וללא קשת זבוב.

שימו לב שיש לבחור במודול כוח הריתוך בזמן הבדיקה כדי למנוע ריתוך חוזר ונזק למודול החשמל.

בנוסף, שימו לב:

1. שימו לב אם זה AC-DC או DC-DC.

2. הבידוד של מודול כוח הבידוד.לדוגמה, האם 1000V DC עומד בדרישות הבידוד.

3. האם למודול כוח הבידוד יש בדיקת אמינות מקיפה.יש לבצע את מודול הכוח על ידי בדיקת ביצועים, בדיקת סובלנות, תנאי חולף, בדיקת אמינות, בדיקת תאימות אלקטרומגנטית EMC, בדיקות טמפרטורה גבוהה ונמוכה, בדיקות קיצוניות, בדיקות חיים, בדיקות אבטחה וכו'.

4. האם קו הייצור של מודול הכוח המבודד הוא סטנדרטי.קו הייצור של מודול החשמל צריך לעבור מספר אישורים בינלאומיים כגון ISO9001, ISO14001, OHSAS18001 וכו', כפי שמוצג באיור 3 להלן.

איור 3 הסמכת ISO

5. האם מודול כוח הבידוד מיושם בסביבות קשות כגון תעשייה ומכוניות.מודול הכוח מיושם לא רק בסביבה התעשייתית הקשה, אלא גם במערכת ניהול ה-BMS של רכבי אנרגיה חדשים.

4,Tהתפיסה של כוח בידוד וכוח אי-בידוד 

קודם כל, מוסברת אי הבנה: אנשים רבים חושבים שכוח לא-בידוד אינו טוב כמו חשמל בידוד, מכיוון שספק הכוח המבודד יקר, ולכן הוא חייב להיות יקר.

למה עדיף להשתמש בכוח בידוד מאשר אי-בידוד בהתרשמות של כולם עכשיו?למעשה, הרעיון הזה הוא להישאר ברעיון לפני כמה שנים.מכיוון שליציבות הלא-בידוד בשנים קודמות אכן אין בידוד ויציבות, אבל עם עדכון טכנולוגיית המו"פ, האי-בידוד כעת מאוד בוגר והוא הופך ליציב יותר.אם כבר מדברים על אבטחה, למעשה, כוח ללא בידוד הוא גם בטוח מאוד.כל עוד המבנה שונה מעט, הוא עדיין בטוח לגוף האדם.מאותה סיבה, כוח ללא בידוד יכול גם לעבור תקני אבטחה רבים, כגון: Ultuvsaace.

למעשה, הסיבה העיקרית לנזק לאספקת החשמל שאינה מבודדת נגרמת על ידי המתח הגואה בשני הקצוות של קו המתח AC.אפשר גם לומר שגל הברק הוא נחשול.מתח זה הוא מתח גבוה מיידי בשני הקצוות של קו המתח AC, לפעמים גבוה עד שלושת אלפים וולט.אבל הזמן קצר מאוד והאנרגיה חזקה ביותר.זה יקרה כאשר יהיה רעם, או באותו קו AC, כאשר עומס גדול מנותק, כי גם האינרציה הנוכחית תתרחש.מעגל הבידוד BUCK יעביר באופן מיידי למוצא, יפגע בטבעת זיהוי הזרם הקבוע, או יפגע עוד יותר בשבב, יגרום ל-300V לעבור, ולשרוף את כל המנורה.עבור אספקת הכוח האנטי-אגרסיבית הבידודית, ה-MOS ייפגע.התופעה היא אחסון, שבב וצינורות MOS נשרפים.כעת אספקת הכוח המונעת על ידי LED גרועה במהלך השימוש, ויותר מ-80% הן שתי תופעות דומות.יתרה מכך, ספק הכוח המיתוג הקטן, גם אם מדובר במתאם מתח, ניזוק פעמים רבות מתופעה זו, הנגרמת ממתח גל, ובספק LED היא נפוצה אף יותר.הסיבה לכך היא שמאפייני העומס של ה-LED מפחדים במיוחד מגלים.המתח.

על פי התיאוריה הכללית, ככל שפחות רכיבים במעגל האלקטרוני, האמינות גבוהה יותר, וככל שכמות המעגלים של הרכיב נמוכה יותר.למעשה, מעגלים ללא בידוד הם פחות ממעגלי בידוד.מדוע אמינות מעגל הבידוד גבוהה?למעשה, זה לא אמינות, אבל המעגל הלא-בידוד רגיש מדי לנחשול, ליכולת עיכוב ירודה ולמעגל הבידוד, מכיוון שהאנרגיה נכנסת קודם לשנאי, ואז מעבירה אותה לעומס LED מהשנאי.מעגל ה-buck הוא חלק מאספקת החשמל המבוא ישירות לעומס LED.לכן, לראשון יש סיכוי גדול לפגיעה בנחשול בדיכוי והנחתה, ולכן הוא קטן.למעשה, הבעיה של אי-בידוד נובעת בעיקר מבעיית הנחשול.נכון להיום, בעיה זו היא שניתן לראות רק את מנורות ה-LED מתוך ההסתברות שניתן לראות אותן מההסתברות.לכן, אנשים רבים לא הציעו שיטת מניעה טובה.יותר אנשים לא יודעים מהו מתח גל, הרבה אנשים.מנורות ה-LED שבורות, ולא ניתן למצוא את הסיבה.בסופו של דבר, יש רק משפט אחד.מה זה אספקת הכוח הוא לא יציב וזה יוסדר.איפה הבלתי יציב הספציפי, הוא לא יודע.

אספקת חשמל ללא בידוד היא יעילות, והשנייה היא שהעלות משתלמת יותר.

כוח ללא בידוד מתאים לאירועים: קודם כל, זה המנורות הפנימיות.סביבת חשמל פנימית זו טובה יותר והשפעת הגלים קטנה.שנית, אירוע השימוש הוא מתח קטן וזרם קטן.אי-בידוד אינו משמעותי עבור זרמים במתח נמוך, מכיוון שהיעילות של מתח נמוך וזרמים גדולים אינה גבוהה מבידוד, והעלות נמוכה מהרבה.שלישית, אספקת החשמל ללא בידוד משמשת בסביבה יציבה יחסית.כמובן שאם יש דרך לפתור את בעיית דיכוי הנחשול, טווח היישומים של עוצמת אי-בידוד יורחב מאוד!

בשל בעיית הגלים, אין לזלזל בשיעור הנזק.בדרך כלל, סוג ההחזר המתוקן, הפגיעה בביטוח, השבב וה-MOS הראשון צריך לחשוב על בעיית הגלים.על מנת להפחית את שיעור הנזק, יש צורך לשקול את גורמי הנחשול בעת התכנון, או להפסיק משתמשים בעת השימוש, ולנסות להימנע מנחשולים.(כגון מנורות פנימיות, כבה את זה לעת עתה כשאתה נלחם)

לסיכום, השימוש בבידוד ובאי-בידוד הוא לרוב בגלל בעיית גל גלים, ובעיית הגלים וסביבת החשמל קשורה קשר הדוק.לכן, פעמים רבות לא ניתן לחתוך את השימוש בכוח בידוד ואספקת חשמל ללא בידוד אחד אחד.העלויות הן רווחיות מאוד, ולכן יש צורך לבחור ללא בידוד או בידוד כספק כוח כונן LED.

5. סיכום

מאמר זה מציג את ההבדלים בין כוח בידוד לא-בידוד, כמו גם את היתרונות והחסרונות שלהם, הזדמנויות הסתגלות ובחירת הבחירה של כוח הבידוד.אני מקווה שמהנדסים יכולים להשתמש בזה כאסמכתא בעיצוב מוצר.ואחרי שהמוצר נכשל, מקם במהירות את הבעיה.