Почему для блока питания с изолирующим корпусом и гальванической развязкой нужен заземленный шнур питания?

Недавно я стал свидетелем внешнего источника питания IBM laptor, который выглядел как обычный кирпич с включенным режимом (довольно небольшой и легкий для него мощностью более 50 Вт) в пластмассовом корпусе, но имел трехжильный кабель (фаза + нейтральный + земля) между собой и сетью.

Наблюдение за трехпроводным кабелем, используемым при поставке в режиме коммутации в пластиковом корпусе, довольно необычно. Обычно либо корпус из металла, и кабель имеет три провода, либо корпус из пластмассы, а кабель имеет два провода.

Похоже, что источники питания с переключаемым режимом имеют гальваническое разделение . Кроме того, устройство имеет изоляционный пластиковый корпус, поэтому невозможно, чтобы провод заземления сети индуцировал напряжение на внешней поверхности корпуса, если бы был какой-то короткий.

В чем причина заземленного кабеля в электропитании с переключаемым режимом с изолированным пластиковым корпусом?

12 голосов | спросил sharptooth 9 32011vEurope/Moscow11bEurope/MoscowWed, 09 Nov 2011 19:35:47 +0400 2011, 19:35:47

4 ответа


10

Ниже приведена типичная схема фильтра электромагнитных помех источника питания переменного /постоянного тока.

введите описание изображения здесь

Вы можете видеть, что X-конденсаторы (между линией и нейтралью) плюс индуктивность утечки индуктора синфазного сигнала дают дифференциальное шумоподавление, а индуктивность дросселя CM в сочетании с Y-конденсаторами дают общий режим подавление шума.

Я также не удивлюсь, если выходное возвращение напрямую связано с землей.

ответил Adam Lawrence 10 42011vEurope/Moscow11bEurope/MoscowThu, 10 Nov 2011 01:41:29 +0400 2011, 01:41:29
4

Источники питания с коммутационным режимом используют так называемый «обратный преобразователь» для обеспечения преобразования напряжения и гальванической развязки. Основным компонентом этого преобразователя является высокочастотный трансформатор.

Практические трансформаторы имеют некоторую паразитную емкость между первичной и вторичной обмотками. Эта емкость взаимодействует с работой переключения преобразователя. Если между входом и выходом нет другого соединения, это приведет к высокочастотному напряжению между выходом и входом.

Это действительно плохо с точки зрения EMC. Кабели от силового кирпича теперь в основном действуют как антенна, передающая высокую частоту, генерируемую процессом переключения.

Для подавления высокочастотного общего режима не требуется устанавливать конденсаторы между входной и выходной стороной источника питания с емкостью, существенно превышающей емкость в трансформаторе обратного хода. Это эффективно перекрывает высокую частоту и предотвращает ее выход из устройства.

При проектировании блока питания класса 2 (незаземленный) у нас нет выбора, кроме как подключить эти конденсаторы к входному «живому» и /или «нейтральному». Поскольку большая часть мира не обеспечивает соблюдение полярности на выпрямленных гнездах, мы должны предположить, что один или оба «живого» и «нейтрального» терминалов могут иметь сильное напряжение относительно земли, и мы обычно оказываем симметричную конструкцию, как «наименее плохая опция». Поэтому, если вы измеряете выход блока питания класса 2 относительно заземления с высоким импедансным счетчиком, вы обычно увидите примерно половину напряжения в сети.

Это означает, что на PSU класса 2 есть сложный компромисс между безопасностью и EMC. Увеличение емкости конденсаторов улучшает электромагнитную совместимость, но также приводит к более высокому «току касания» (ток, который будет протекать через кого-то или что-то, что касается выхода блока питания и заземления). Этот компромисс становится более проблематичным по мере увеличения блока питания (и, следовательно, паразитная емкость в трансформаторе становится больше).

В блоке питания класса 1 (заземленный) мы можем использовать заземление сети в качестве барьера между входом и выходом либо путем подключения выхода к сети заземления (как это обычно бывает в настольных PSU), либо с использованием двух конденсаторов, один из выходных сигналов к сети заземления, а другой - от сети заземления до входа (это то, что делают большинство блоков питания для ноутбуков). Это позволяет избежать проблемы с сенсорным током, сохраняя при этом высокочастотный путь для управления ЭМС.

Итак, почему ноутбуки PSU от крупных отталкивающих поставщиков класса 1 в наши дни, когда они не были раньше? (и когда дешевое дерьмо часто все еще не является), я не знаю точно, но я ожидаю, что это комбинация.

  1. Даже сенсорные токи ниже допустимых пределов могут быть проблематичными. Некоторые люди необычайно чувствительны к электричеству и могут чувствовать токи ниже допустимого предела. Некоторая электроника также может быть повреждена токами ниже допустимого предела тока срабатывания при горячем подключении.
  2. Правила EMC стали более жесткими на протяжении многих лет.
ответил Peter Green 13 Jpm1000000pmWed, 13 Jan 2016 21:55:17 +030016 2016, 21:55:17
1

Без схемы трудно сказать. Однако провод заземления, скорее всего, используется фильтром электромагнитных помех. Скорее всего, на выходе мощности есть балун (дроссель общего режима), прежде чем он перейдет к остальной части схемы. Это повысит сопротивление сигналов синфазного сигнала, но само по себе не будет ослаблять их без какой-либо нагрузки. Эта нагрузка будет конденсатором для заземления на каждом из двух проводов питания на внешней стороне балуна.

ответил Olin Lathrop 9 32011vEurope/Moscow11bEurope/MoscowWed, 09 Nov 2011 20:43:20 +0400 2011, 20:43:20
1

У вас когда-либо был «зазор» при касании выхода низкого напряжения в современном блоке питания?
 Это раздражает и потенциально разрушает оборудование.
 Причина в том, что система, описанная в вопросе, реализована, но не используется должным образом,

Следует отметить схему и комментарий Madmanguram.

Мадмангурам предоставил отличную иллюстрацию.
  Обратите внимание, что возвратный вывод комментария также заземлен. Иногда это делается и, когда это происходит, является полной катастрофой, когда заземление не заземлено, например, используется 2-проводной кабель.

Локальное заземление = центральный контакт центра конденсатора теперь находится на половине сети по истине. т.е. около 115 В на 230 В переменного тока. Все поставляемое оборудование плавает на половине сети над землей. Две крышки обычно составляют 0,001 мкФ, поэтому импеданс равен 2 шапкам.  Z ~ = 2 /(2.Pi.f.c) или около 5 МОм, давая токи утечки около 10-20 мкА. Это не похоже на много, но вызывает раздражающие «укусы» на пальцах и т. Д. При касании Vout, в то время как одно тело заземлено - из-за уровня напряжения - и с радостью заряжает паразитную емкость, чтобы иметь достаточно энергии, чтобы взорвать вещи - что определенно происходит.

Решение состоит в том, чтобы заземлить провод заземления. НО

Хуже, когда производители соединяют центральный кран с отрицательным выходом, а затем не учитывают заземляющий провод. Вы получаете наполовину плавающее оборудование и не можете легко его исправить. Отвратительный результат, требующий запуска или использования заземления вне шнура питания.

ответил Russell McMahon 10 42011vEurope/Moscow11bEurope/MoscowThu, 10 Nov 2011 02:33:29 +0400 2011, 02:33:29

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132