تفاوت بین منبع تغذیه ایزوله و غیر ایزوله، چیزی که برای مبتدیان باید بخوانید!

این خبر توجه گسترده ای را در فضای مجازی به خود جلب کرده است: «یک مهماندار 23 ساله هواپیمایی چین جنوبی هنگام صحبت با آیفون 5 خود در حال شارژ شدن، دچار برق گرفتگی شد. آیا شارژرها زندگی را به خطر می اندازند؟ کارشناسان نشت ترانسفورماتور را در داخل شارژر تلفن همراه، نشتی جریان متناوب 220 ولت ولتاژ به انتهای DC و از طریق خط داده به پوسته فلزی تلفن همراه تجزیه و تحلیل می کنند و در نهایت منجر به برق گرفتگی، وقوع فاجعه غیرقابل برگشت می شود.

پس چرا خروجی شارژر تلفن همراه با 220 ولت AC می آید؟ در انتخاب منبع تغذیه ایزوله باید به چه نکاتی توجه کنیم؟ چگونه بین منبع تغذیه ایزوله و غیر ایزوله تشخیص دهیم؟ دیدگاه رایج در صنعت این است:

1. منبع تغذیه ایزوله: اتصال الکتریکی مستقیم بین حلقه ورودی و حلقه خروجی منبع تغذیه وجود ندارد و ورودی و خروجی در حالت عایق بندی شده با مقاومت بالا بدون حلقه جریان هستند، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است:

2، منبع تغذیه غیر ایزوله:یک حلقه جریان مستقیم بین ورودی و خروجی وجود دارد، به عنوان مثال، ورودی و خروجی مشترک هستند. یک مدار فلای بک ایزوله و یک مدار BUCK غیر ایزوله به عنوان مثال در نظر گرفته شده است، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. شکل 1 منبع تغذیه ایزوله با ترانسفورماتور

1. مزایا و معایب منبع تغذیه ایزوله و منبع تغذیه غیر ایزوله

با توجه به مفاهیم فوق، برای توپولوژی رایج منبع تغذیه، منبع تغذیه غیر ایزوله عمدتاً شامل Buck، Boost، Buck-boost و غیره است. منبع تغذیه ایزوله عمدتاً دارای انواع فلای بک، فوروارد، نیم پل، LLC و توپولوژی های دیگر با ترانسفورماتورهای ایزوله

در ترکیب با منابع تغذیه ایزوله و غیر ایزوله که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، می توانیم به طور مستقیم برخی از مزایا و معایب آنها را دریافت کنیم، مزایا و معایب این دو تقریباً مخالف هستند.

برای استفاده از منابع تغذیه ایزوله یا یکپارچه، لازم است بدانید که پروژه واقعی چگونه به منابع تغذیه نیاز دارد، اما قبل از آن، می توانید تفاوت های اصلی بین منبع تغذیه ایزوله و یکپارچه را درک کنید:

① ماژول جداسازی دارای قابلیت اطمینان بالا، اما هزینه بالا و راندمان پایین است. 

②ساختار ماژول غیر ایزوله بسیار ساده، کم هزینه، راندمان بالا و عملکرد ایمنی ضعیف است. 

بنابراین توصیه می شود در موارد زیر از منبع تغذیه ایزوله استفاده شود:

① در موارد احتمالی شوک الکتریکی، مانند گرفتن برق از شبکه به موارد DC با ولتاژ پایین، نیاز به استفاده از منبع تغذیه ایزوله AC-DC.

② گذرگاه ارتباطی سریال داده ها را از طریق شبکه های فیزیکی مانند RS-232، RS-485 و شبکه محلی کنترل کننده (CAN) منتقل می کند. هر یک از این سیستم های متصل به یکدیگر مجهز به منبع تغذیه خاص خود هستند و فاصله بین سیستم ها اغلب دور است. بنابراین، برای اطمینان از امنیت فیزیکی سیستم، معمولاً باید منبع تغذیه را برای ایزولاسیون الکتریکی ایزوله کنیم. با جداسازی و قطع حلقه اتصال به زمین، سیستم از ضربه گذرا ولتاژ بالا محافظت می شود و اعوجاج سیگنال کاهش می یابد.

③ برای درگاه های ورودی/خروجی خارجی، برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد سیستم، توصیه می شود منبع تغذیه پورت های ورودی/خروجی را جدا کنید.

جدول خلاصه شده در جدول 1 نشان داده شده است و مزایا و معایب این دو تقریباً متضاد هستند.

جدول 1 مزایا و معایب منابع تغذیه ایزوله و غیر ایزوله

2، انتخاب قدرت ایزوله و قدرت غیر ایزوله

با درک مزایا و معایب منبع تغذیه ایزوله و غیر ایزوله، هر کدام مزایای خاص خود را دارند و ما توانسته ایم قضاوت دقیقی در مورد برخی از گزینه های رایج منبع تغذیه تعبیه شده داشته باشیم:

① منبع تغذیه سیستم به طور کلی برای بهبود عملکرد ضد تداخل و اطمینان از قابلیت اطمینان استفاده می شود.

② منبع تغذیه آی سی یا بخشی از مدار در برد مدار، با شروع از مقرون به صرفه و حجم، استفاده ترجیحی از طرح های غیر ایزوله.

③ برای الزامات ایمنی برای امنیت، اگر نیاز به اتصال AC-DC برق شهری یا منبع تغذیه برای مصارف پزشکی دارید، به منظور اطمینان از ایمنی فرد، باید از منبع تغذیه استفاده کنید. در برخی مواقع باید از منبع تغذیه برای تقویت ایزوله استفاده کنید.

④ برای منبع تغذیه ارتباطات صنعتی از راه دور، به منظور کاهش موثر اثرات تفاوت های جغرافیایی و تداخل جفت سیم، به طور کلی برای منبع تغذیه جداگانه برای تغذیه هر گره ارتباطی به تنهایی استفاده می شود.

⑤ برای استفاده از منبع تغذیه باتری، منبع تغذیه غیر ایزوله برای عمر باتری دقیق استفاده می شود.

با درک مزایا و معایب قدرت انزوا و غیر ایزوله، مزایای خاص خود را دارند. برای برخی از طراحی های رایج منبع تغذیه جاسازی شده، می توانیم موارد انتخابی آن را خلاصه کنیم.

1.Iمنبع تغذیه solation 

به منظور بهبود عملکرد ضد تداخل و اطمینان از قابلیت اطمینان، به طور کلی برای استفاده از ایزوله استفاده می شود.

برای الزامات ایمنی برای امنیت، اگر نیاز به اتصال به AC-DC برق شهرداری یا منبع تغذیه برای مصارف پزشکی و وسایل سفید دارید، به منظور اطمینان از ایمنی فرد، باید از منبع تغذیه استفاده کنید. مانند MP0 MP020، برای بازخورد اصلی AC-DC، مناسب برای برنامه های کاربردی 1 ~ 10W.

برای منبع تغذیه ارتباطات صنعتی از راه دور، به منظور کاهش موثر اثرات تفاوت های جغرافیایی و تداخل جفت سیم، به طور کلی برای منبع تغذیه جداگانه برای تغذیه هر گره ارتباطی به تنهایی استفاده می شود.

2. منبع تغذیه غیر ایزوله 

آی سی یا برخی مدارها در برد مدار با نسبت قیمت و حجم تغذیه می شود و راه حل غیر ایزوله ترجیح داده می شود. مانند AC-DC غیر ایزوله سری MPS MP150/157/MP174، مناسب برای 1 تا 5 وات؛

در مورد ولتاژ کاری زیر 36 ولت، از باتری برای تامین برق استفاده می شود و الزامات سختی برای استقامت وجود دارد و منبع تغذیه غیر ایزوله مانند MP2451/MPQ2451 ترجیح داده می شود.

مزایا و معایب منبع تغذیه ایزوله و منبع تغذیه غیر ایزوله

با درک مزایا و معایب منبع تغذیه ایزوله و غیر ایزوله، مزایای خاص خود را دارند. برای برخی از گزینه های رایج منبع تغذیه جاسازی شده، می توانیم شرایط قضاوت زیر را دنبال کنیم:

برای الزامات ایمنی، اگر برای اطمینان از ایمنی فرد نیاز به اتصال به AC-DC برق شهرداری یا منبع تغذیه پزشکی دارید، باید از منبع تغذیه استفاده کنید و از برخی مواقع باید برای افزایش منبع تغذیه ایزوله 

به طور کلی، الزامات مورد نیاز برای ولتاژ ایزولاسیون توان ماژول خیلی زیاد نیست، اما ولتاژ جداسازی بالاتر می تواند تضمین کند که منبع تغذیه ماژول جریان نشتی کمتری دارد، امنیت و قابلیت اطمینان بالاتری دارد و ویژگی های EMC بهتر است. بنابراین سطح ولتاژ جداسازی عمومی بالاتر از 1500VDC است.

3، اقدامات احتیاطی برای انتخاب ماژول قدرت ایزوله

مقاومت جداسازی منبع تغذیه در استاندارد ملی GB-4943 مقاومت ضد الکتریسیته نیز نامیده می شود. این استاندارد GB-4943 استانداردهای امنیتی تجهیزات اطلاعاتی است که ما اغلب می گوییم، برای جلوگیری از استانداردهای ملی فیزیکی و الکتریکی افراد، از جمله اجتناب از اجتناب انسان ها توسط آسیب شوک الکتریکی، آسیب فیزیکی، انفجار آسیب می بینند. همانطور که در زیر نشان داده شده است، نمودار ساختار منبع تغذیه ایزوله.

نمودار ساختار قدرت جداسازی

به عنوان یک شاخص مهم قدرت ماژول، استاندارد روش تست ایزوله و مقاوم در برابر فشار نیز در استاندارد قید شده است. به طور کلی، تست اتصال پتانسیل برابر معمولاً در طول آزمایش ساده استفاده می شود. نمودار شماتیک اتصال به شرح زیر است:

نمودار قابل توجه مقاومت جداسازی

روش های تست: 

ولتاژ مقاومت ولتاژ را روی مقدار مقاومت ولتاژ مشخص شده تنظیم کنید، جریان را به عنوان مقدار نشتی مشخص تنظیم کنید، و زمان را به مقدار زمان تست مشخص شده تنظیم کنید.

فشارسنج های عملیاتی شروع به آزمایش کرده و شروع به فشار دادن می کنند. در طول زمان تست تعیین شده، ماژول باید بدون طرح و بدون قوس پروازی باشد.

توجه داشته باشید که ماژول برق جوشکاری باید در زمان تست انتخاب شود تا از جوشکاری مکرر و آسیب رساندن به ماژول برق جلوگیری شود.

علاوه بر این، توجه کنید:

1. به AC-DC یا DC-DC توجه کنید.

2. جداسازی ماژول قدرت انزوا. به عنوان مثال، آیا 1000 ولت DC الزامات عایق را برآورده می کند یا خیر.

3. آیا ماژول قدرت انزوا یک تست قابلیت اطمینان جامع دارد یا خیر. ماژول قدرت باید با تست عملکرد، تست تحمل، شرایط گذرا، تست قابلیت اطمینان، تست سازگاری الکترومغناطیسی EMC، تست دمای بالا و پایین، تست شدید، تست عمر، تست امنیتی و غیره انجام شود.

4. آیا خط تولید ماژول قدرت ایزوله استاندارد شده است یا خیر. خط تولید ماژول برق باید تعدادی گواهینامه بین المللی مانند ISO9001، ISO14001، OHSAS18001 و غیره را که در شکل 3 در زیر نشان داده شده است، گذرانده باشد.

شکل 3 گواهینامه ISO

5. آیا ماژول قدرت انزوا در محیط های خشن مانند صنعت و خودرو اعمال می شود یا خیر. ماژول قدرت نه تنها در محیط سخت صنعتی اعمال می شود، بلکه در سیستم مدیریت BMS وسایل نقلیه انرژی جدید نیز اعمال می شود.

4,Tدرک قدرت انزوا و قدرت غیر انزوا 

اول از همه، یک سوء تفاهم توضیح داده می شود: بسیاری از مردم فکر می کنند که برق غیر ایزوله به خوبی برق ایزوله نیست، زیرا منبع تغذیه ایزوله گران است، بنابراین باید گران باشد.

چرا استفاده از قدرت انزوا بهتر از عدم انزوا در تصور همگان است؟ در واقع این ایده برای ماندن در ایده چند سال پیش است. از آنجا که پایداری غیر ایزوله در سال های گذشته در واقع هیچ انزوا و پایداری نداشته است، اما با به روز رسانی فناوری تحقیق و توسعه، عدم ایزوله سازی اکنون بسیار بالغ شده است و در حال پایدارتر شدن است. صحبت از امنیت شد، در واقع، قدرت غیر ایزوله نیز بسیار امن است. تا زمانی که ساختار کمی تغییر کند، هنوز برای بدن انسان بی خطر است. به همین دلیل، قدرت غیر ایزوله نیز می تواند بسیاری از استانداردهای امنیتی را پاس کند، مانند: Ultuvsaace.

در واقع علت اصلی آسیب به منبع تغذیه غیر ایزوله ناشی از افزایش ولتاژ در دو سر خط برق متناوب است. همچنین می توان گفت که موج صاعقه موجی است. این ولتاژ یک ولتاژ بالا فوری در هر دو انتهای خط ولتاژ AC است که گاهی تا سه هزار ولت می رسد. اما زمان بسیار کوتاه و انرژی فوق العاده قوی است. هنگامی که رعد و برق باشد، یا در همان خط AC، زمانی که یک بار بزرگ قطع شود، اتفاق می افتد، زیرا اینرسی جریان نیز رخ می دهد. مدار BUCK ایزوله فوراً به خروجی می‌رساند، به حلقه تشخیص جریان ثابت آسیب می‌رساند یا به تراشه آسیب بیشتری می‌رساند و باعث عبور 300 ولت می‌شود و کل لامپ را می‌سوزاند. برای منبع تغذیه ضد تهاجمی ایزوله، MOS آسیب می بیند. پدیده این است که ذخیره سازی، تراشه و لوله های MOS سوخته اند. اکنون منبع تغذیه LED در هنگام استفاده خراب است و بیش از 80٪ این دو پدیده مشابه هستند. علاوه بر این، منبع تغذیه سوئیچینگ کوچک، حتی اگر آداپتور برق باشد، اغلب در اثر این پدیده آسیب می بیند که ناشی از ولتاژ موج است و در منبع تغذیه LED، حتی بیشتر دیده می شود. این به این دلیل است که ویژگی های بار LED به ویژه از امواج می ترسد. ولتاژ.

بر اساس تئوری کلی، هرچه قطعات در مدار الکترونیکی کمتر باشد، قابلیت اطمینان بالاتر و هر چه کمتر، قابلیت اطمینان برد مدار قطعه بیشتر باشد. در واقع مدارهای غیر ایزوله کمتر از مدارهای ایزوله هستند. چرا قابلیت اطمینان مدار جداسازی بالاست؟ در واقع، قابل اطمینان نیست، اما مدار غیر ایزوله نسبت به نوسان، توانایی بازدارندگی ضعیف و مدار جداسازی بیش از حد حساس است، زیرا انرژی ابتدا وارد ترانسفورماتور می شود و سپس آن را به بار LED از ترانسفورماتور منتقل می کند. مدار باک بخشی از منبع تغذیه ورودی مستقیماً به بار LED است. بنابراین، اولی شانس زیادی برای آسیب به افزایش سرکوب و تضعیف دارد، بنابراین کوچک است. در واقع مشکل انزوا نشدن عمدتاً به دلیل مشکل موج است. در حال حاضر این مشکل این است که فقط لامپ های LED از روی احتمال دیده می شوند. بنابراین، بسیاری از افراد روش پیشگیری خوبی را پیشنهاد نکرده اند. بسیاری از مردم نمی دانند ولتاژ موج چیست. لامپ های LED خراب هستند و دلیل آن را نمی توان پیدا کرد. در پایان فقط یک جمله وجود دارد. چه این منبع تغذیه ناپایدار است و حل خواهد شد. ناپایدار خاص کجاست، او نمی داند.

منبع تغذیه غیر ایزوله کارایی دارد و دوم اینکه هزینه آن سودمندتر است.

قدرت غیر ایزوله برای موقعیت ها مناسب است: اول از همه، این لامپ های داخلی است. این محیط برق داخلی بهتر است و نفوذ امواج کم است. دوم، مناسبت استفاده یک جریان کم ولتاژ و کم است. غیر ایزوله برای جریان های ولتاژ پایین معنی ندارد، زیرا راندمان جریان های ولتاژ پایین و بزرگ بیشتر از ایزوله نیست و هزینه آن کمتر از مقدار زیادی است. سوم، منبع تغذیه غیر ایزوله در یک محیط نسبتاً پایدار استفاده می شود. البته اگر راهی برای حل مشکل سرکوب موج وجود داشته باشد، دامنه کاربرد قدرت غیر ایزوله بسیار گسترده خواهد شد!

با توجه به مشکل امواج، میزان آسیب را نباید دست کم گرفت. به طور کلی، نوع برگشت تعمیر، آسیب رساندن به بیمه، تراشه، و اولین MOS باید به مشکل امواج فکر کرد. به منظور کاهش میزان آسیب، لازم است در هنگام طراحی عوامل افزایش را در نظر بگیرید یا در هنگام استفاده از کاربران خارج شوید و سعی کنید از افزایش ناگهانی جلوگیری کنید. (مانند لامپ های داخل خانه، فعلاً هنگام دعوا آن را خاموش کنید)

به طور خلاصه، استفاده از ایزوله و غیر ایزوله اغلب به دلیل مشکل موج موج است و مشکل امواج و محیط برق ارتباط تنگاتنگی دارد. بنابراین بسیاری از اوقات استفاده از برق ایزوله و منبع تغذیه غیر ایزوله را نمی توان یکی یکی قطع کرد. هزینه ها بسیار سودمند هستند، بنابراین لازم است به عنوان منبع تغذیه LED درایو غیر ایزوله یا ایزوله انتخاب شود.

5. خلاصه

این مقاله به معرفی تفاوت های قدرت ایزوله و غیر ایزوله و همچنین مزایا و معایب مربوط به آنها، مناسبت های انطباق و انتخاب قدرت ایزوله می پردازد. امیدوارم مهندسان بتوانند از این به عنوان مرجع در طراحی محصول استفاده کنند. و پس از خرابی محصول، به سرعت مشکل را در موقعیت مکانی قرار دهید.