الفرق بين مصادر الطاقة المعزولة وغير المعزولة، يجب أن يقرأه المبتدئون!

"تعرضت مضيفة طيران تبلغ من العمر 23 عامًا تابعة لشركة طيران جنوب الصين للصعق بالكهرباء بينما كانت تتحدث على جهاز iPhone5 الخاص بها أثناء شحنه"، وقد اجتذبت الأخبار اهتمامًا واسعًا عبر الإنترنت. هل يمكن لأجهزة الشحن أن تعرض حياة الناس للخطر؟ يقوم الخبراء بتحليل تسرب المحول داخل شاحن الهاتف المحمول، وتسرب التيار المتردد 220VAC إلى نهاية التيار المستمر، ومن خلال خط البيانات إلى الغلاف المعدني للهاتف المحمول، ويؤدي في النهاية إلى الصعق الكهربائي، وحدوث مأساة لا رجعة فيها.

فلماذا يأتي خرج شاحن الهاتف المحمول بجهد 220 فولت تيار متردد؟ ما الذي يجب أن ننتبه إليه عند اختيار مصدر الطاقة المعزول؟ كيفية التمييز بين مصادر الطاقة المعزولة وغير المعزولة؟ وجهة النظر الشائعة في الصناعة هي:

1. مصدر طاقة معزول: لا يوجد اتصال كهربائي مباشر بين حلقة الإدخال وحلقة الإخراج لمصدر الطاقة، ويكون الإدخال والإخراج في حالة معزولة عالية المقاومة بدون حلقة تيار، كما هو موضح في الشكل 1:

2، إمدادات الطاقة غير معزولة:هناك حلقة تيار مباشر بين المدخلات والمخرجات، على سبيل المثال، المدخلات والمخرجات مشتركة. يتم أخذ دائرة flyback معزولة ودائرة BUCK غير معزولة كأمثلة، كما هو مبين في الشكل 2. الشكل 1 مصدر طاقة معزول مع محول

1. مزايا وعيوب مصدر الطاقة المعزول ومصدر الطاقة غير المعزول

وفقًا للمفاهيم المذكورة أعلاه، بالنسبة لطوبولوجيا مصدر الطاقة العامة، يشتمل مصدر الطاقة غير المعزول بشكل أساسي على Buck و Boost و buck-boost وما إلى ذلك. يحتوي مصدر طاقة العزل بشكل أساسي على مجموعة متنوعة من flyback و front و half-bridge و LLC و طبولوجيا أخرى مع محولات العزل.

إلى جانب مصادر الطاقة المعزولة وغير المعزولة شائعة الاستخدام، يمكننا بشكل حدسي الحصول على بعض مزاياها وعيوبها، حيث أن مزايا وعيوب الاثنين متعارضة تقريبًا.

لاستخدام مصادر طاقة معزولة أو غير معزولة، من الضروري أن نفهم كيف يحتاج المشروع الفعلي إلى مصادر طاقة، ولكن قبل ذلك، يمكنك فهم الاختلافات الرئيسية بين مصادر الطاقة المعزولة وغير المعزولة:

① تتميز وحدة العزل بموثوقية عالية، ولكن بتكلفة عالية وكفاءة منخفضة. 

②هيكل الوحدة غير المعزولة بسيط جدًا ومنخفض التكلفة وكفاءة عالية وأداء أمان ضعيف. 

لذلك، في الحالات التالية، يوصى باستخدام مصدر طاقة معزول:

① تتطلب حالات الصدمات الكهربائية المحتملة، مثل نقل الكهرباء من الشبكة إلى مناسبات التيار المستمر ذات الجهد المنخفض، استخدام مصدر طاقة معزول AC-DC؛

② ينقل ناقل الاتصال التسلسلي البيانات عبر الشبكات المادية مثل RS-232 وRS-485 وشبكة المنطقة المحلية لوحدة التحكم (CAN). وقد تم تجهيز كل من هذه الأنظمة المترابطة بمصدر طاقة خاص بها، وغالباً ما تكون المسافة بين الأنظمة بعيدة. لذلك، نحتاج عادة إلى عزل مصدر الطاقة للعزل الكهربائي لضمان الأمن المادي للنظام. من خلال عزل وقطع حلقة التأريض، يتم حماية النظام من تأثير الجهد العالي العابر ويتم تقليل تشويه الإشارة.

③ بالنسبة لمنافذ الإدخال/الإخراج الخارجية، لضمان التشغيل الموثوق للنظام، يوصى بعزل مصدر الطاقة لمنافذ الإدخال/الإخراج.

يظهر الجدول الملخص في الجدول 1، ومزايا وعيوب الاثنين متعارضة تقريبًا.

الجدول 1: مزايا وعيوب مصادر الطاقة المعزولة وغير المعزولة

2، اختيار القوة المعزولة والقوة غير المعزولة

من خلال فهم مزايا وعيوب مصادر الطاقة المعزولة وغير المعزولة، لكل منها مزاياه الخاصة، وقد تمكنا من إصدار أحكام دقيقة حول بعض خيارات إمدادات الطاقة المدمجة الشائعة:

① يتم استخدام مصدر الطاقة للنظام بشكل عام لتحسين الأداء المضاد للتداخل وضمان الموثوقية.

② مصدر الطاقة لـ IC أو جزء من الدائرة في لوحة الدائرة، بدءًا من الاستخدام التفضيلي للأنظمة غير المعزولة من حيث التكلفة والحجم.

③ بالنسبة لمتطلبات السلامة للأمان، إذا كنت بحاجة إلى توصيل AC-DC للكهرباء البلدية، أو مصدر الطاقة للاستخدام الطبي، من أجل ضمان سلامة الشخص، يجب عليك استخدام مصدر الطاقة. في بعض المناسبات، يجب عليك استخدام مصدر الطاقة لتقوية العزل.

④ بالنسبة لإمدادات الطاقة للاتصالات الصناعية عن بعد، من أجل تقليل تأثيرات الاختلافات الجغرافية وتداخل اقتران الأسلاك بشكل فعال، يتم استخدامه بشكل عام لإمدادات طاقة منفصلة لتشغيل كل عقدة اتصال على حدة.

⑤ لاستخدام مصدر طاقة البطارية، يتم استخدام مصدر طاقة غير معزول لضمان عمر البطارية الصارم.

من خلال فهم مزايا وعيوب العزلة وقوة عدم العزل، لديهم مزاياهم الخاصة. بالنسبة لبعض تصميمات مصادر الطاقة المدمجة شائعة الاستخدام، يمكننا تلخيص المناسبات التي تختارها.

1.Iإمدادات الطاقة العازلة 

من أجل تحسين الأداء المضاد للتداخل وضمان الموثوقية، يتم استخدامه بشكل عام لاستخدام العزل.

بالنسبة لمتطلبات السلامة للأمان، إذا كنت بحاجة إلى الاتصال بمصدر التيار المتردد (AC-DC) الخاص بكهرباء البلدية، أو مصدر الطاقة للاستخدام الطبي، والأجهزة البيضاء، وذلك لضمان سلامة الشخص، فيجب عليك استخدام مصدر الطاقة، مثل MPS MP020، للتغذية المرتدة الأصلية AC-DC، ومناسبة لتطبيقات 1 ~ 10W؛

بالنسبة لإمدادات الطاقة للاتصالات الصناعية عن بعد، من أجل تقليل تأثيرات الاختلافات الجغرافية وتداخل اقتران الأسلاك بشكل فعال، يتم استخدامه بشكل عام لإمدادات طاقة منفصلة لتشغيل كل عقدة اتصال على حدة.

2. مصدر طاقة غير معزول 

يتم تشغيل IC أو بعض الدوائر في لوحة الدائرة بواسطة نسبة السعر والحجم، ويفضل الحل غير العزل؛ مثل سلسلة MPS MP150/157/MP174 AC-DC غير المعزولة، مناسبة لـ 1 ~ 5W؛

بالنسبة لحالة جهد التشغيل أقل من 36 فولت، يتم استخدام البطارية لتوفير الطاقة، وهناك متطلبات صارمة للتحمل، ويفضل مصدر طاقة غير معزول، مثل MP2451/MPQ2451 الخاص بـ MPS.

مزايا وعيوب قوة العزل وإمدادات الطاقة غير المعزولة

من خلال فهم مزايا وعيوب مصدر الطاقة المعزول وغير المعزول، فإن لديهم مزاياهم الخاصة. بالنسبة لبعض خيارات مصدر الطاقة المضمنة شائعة الاستخدام، يمكننا اتباع شروط الحكم التالية:

بالنسبة لمتطلبات السلامة، إذا كنت بحاجة إلى الاتصال بمصدر الطاقة AC-DC الخاص بكهرباء البلدية، أو مصدر الطاقة للأغراض الطبية، وذلك لضمان سلامة الشخص، فيجب عليك استخدام مصدر الطاقة، ويجب استخدام بعض المناسبات تعزيز إمدادات الطاقة العزلة. 

بشكل عام، متطلبات جهد عزل طاقة الوحدة ليست عالية جدًا، ولكن جهد العزل العالي يمكن أن يضمن أن مصدر طاقة الوحدة لديه تيار تسرب أصغر، وأمان وموثوقية أعلى، وخصائص EMC أفضل. لذلك فإن مستوى جهد العزل العام أعلى من 1500 فولت تيار مستمر.

3، الاحتياطات اللازمة لاختيار وحدة الطاقة العزلة

تسمى مقاومة عزل مصدر الطاقة أيضًا بالقوة المضادة للكهرباء في المعيار الوطني GB-4943. معيار GB-4943 هذا هو المعايير الأمنية لمعدات المعلومات التي نقولها غالبًا، لمنع الأشخاص من المعايير الوطنية المادية والكهربائية، بما في ذلك تجنب تجنب تعرض البشر للتلف بسبب الصدمات الكهربائية، والأضرار الجسدية، والانفجار. كما هو موضح أدناه، الرسم التخطيطي لهيكل مصدر طاقة العزل.

مخطط هيكل قوة العزلة

كمؤشر مهم لقوة الوحدة، فإن معيار العزل وطريقة اختبار مقاومة الضغط منصوص عليه أيضًا في المعيار. بشكل عام، يتم استخدام اختبار الاتصال المحتمل المتساوي بشكل عام أثناء الاختبار البسيط. الرسم التخطيطي للاتصال هو كما يلي:

رسم تخطيطي هام لمقاومة العزلة

طرق الاختبار: 

اضبط جهد مقاومة الجهد على قيمة مقاومة الجهد المحددة، ويتم ضبط التيار كقيمة التسرب المحددة، ويتم ضبط الوقت على قيمة وقت الاختبار المحددة؛

تبدأ عدادات ضغط التشغيل في الاختبار وتبدأ في الضغط. خلال وقت الاختبار المحدد، يجب أن تكون الوحدة غير متأثرة وخالية من قوس الطيران.

لاحظ أنه يجب تحديد وحدة طاقة اللحام في وقت الاختبار لتجنب اللحام المتكرر وتلف وحدة الطاقة.

وبالإضافة إلى ذلك، انتبه:

1. انتبه سواء كان AC-DC أو DC-DC.

2. عزل وحدة طاقة العزل. على سبيل المثال، ما إذا كان 1000V DC يلبي متطلبات العزل.

3. ما إذا كانت وحدة طاقة العزل لديها اختبار موثوقية شامل. يجب أن يتم تنفيذ وحدة الطاقة عن طريق اختبار الأداء، واختبار التسامح، والظروف العابرة، واختبار الموثوقية، واختبار التوافق الكهرومغناطيسي EMC، واختبار درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والاختبار الشديد، واختبار الحياة، واختبار الأمان، وما إلى ذلك.

4. ما إذا كان خط إنتاج وحدة الطاقة المعزولة موحدًا. يحتاج خط إنتاج وحدة الطاقة إلى اجتياز عدد من الشهادات الدولية مثل ISO9001، ISO14001، OHSAS18001، وما إلى ذلك، كما هو موضح في الشكل 3 أدناه.

الشكل 3: شهادة الأيزو

5. ما إذا كانت وحدة طاقة العزل مطبقة على البيئات القاسية مثل الصناعة والسيارات. لا يتم تطبيق وحدة الطاقة فقط على البيئة الصناعية القاسية، ولكن أيضًا في نظام إدارة BMS لمركبات الطاقة الجديدة.

4,Tإدراك قوة العزلة وقوة عدم العزلة 

بادئ ذي بدء، تم توضيح سوء الفهم: يعتقد الكثير من الناس أن الطاقة غير المعزولة ليست جيدة مثل طاقة العزل، لأن مصدر الطاقة المعزول باهظ الثمن، لذلك يجب أن يكون مكلفًا.

لماذا يعتبر استخدام قوة العزل أفضل من عدم العزل في انطباع الجميع الآن؟ في الواقع، هذه الفكرة هي البقاء في الفكرة قبل بضع سنوات. نظرًا لأن استقرار عدم العزل في السنوات السابقة لم يكن له بالفعل عزل واستقرار، ولكن مع تحديث تكنولوجيا البحث والتطوير، أصبح عدم العزل الآن ناضجًا جدًا وأصبح أكثر استقرارًا. عند الحديث عن الأمن، في الواقع، تعتبر الطاقة غير المعزولة أيضًا آمنة جدًا. طالما تم تغيير الهيكل قليلاً، فإنه لا يزال آمنًا لجسم الإنسان. ولنفس السبب، يمكن للقوة غير المعزولة أيضًا اجتياز العديد من معايير الأمان، مثل: Ultuvsaace.

في الواقع، السبب الجذري للضرر الذي لحق بمصدر الطاقة غير المعزول هو ارتفاع الجهد عند طرفي خط التيار المتردد. ويمكن القول أيضًا أن موجة البرق تتصاعد. هذا الجهد هو جهد عالي فوري عند طرفي خط الجهد المتردد، يصل أحيانًا إلى ثلاثة آلاف فولت. لكن الوقت قصير جدًا والطاقة قوية للغاية. سيحدث ذلك عندما يكون هناك رعد، أو على نفس خط التيار المتردد، عندما يتم فصل حمل كبير، لأن القصور الذاتي الحالي سيحدث أيضًا. سوف تنقل دائرة BUCK المعزولة على الفور إلى الإخراج، مما يؤدي إلى إتلاف حلقة الكشف عن التيار المستمر، أو إتلاف الشريحة بشكل أكبر، مما يتسبب في مرور 300 فولت، وحرق المصباح بأكمله. بالنسبة لمصدر الطاقة المعزول المضاد للعدوانية، سوف يتضرر MOS. هذه الظاهرة هي حرق أنابيب التخزين والرقائق و MOS. الآن أصبح مصدر الطاقة الذي يعتمد على LED سيئًا أثناء الاستخدام، وأكثر من 80% من هاتين الظاهرتين متشابهتين. علاوة على ذلك، فإن مصدر طاقة التبديل الصغير، حتى لو كان محول طاقة، غالبًا ما يتضرر بسبب هذه الظاهرة، والتي تنتج عن جهد الموجة، وفي مصدر طاقة LED، يكون الأمر أكثر شيوعًا. وذلك لأن خصائص الحمل الخاصة بـ LED تخاف بشكل خاص من الموجات. الجهد.

وفقًا للنظرية العامة، كلما قل عدد المكونات في الدائرة الإلكترونية، زادت الموثوقية، وقلّت موثوقية لوحة الدائرة الكهربائية للمكونات. وفي الواقع فإن الدوائر غير العازلة أقل من دوائر العزل. لماذا تعتبر موثوقية دائرة العزل عالية؟ في الواقع، هذه ليست موثوقية، ولكن الدائرة غير المعزولة حساسة للغاية للتدفق، والقدرة المثبطة الضعيفة، ودائرة العزل، لأن الطاقة تدخل المحول أولاً، ثم تنقلها إلى حمل LED من المحول. تعد دائرة باك جزءًا من مصدر طاقة الإدخال مباشرة إلى حمل LED. لذلك، فإن الأول لديه فرصة قوية لإلحاق الضرر بارتفاع القمع والتوهين، لذا فهو صغير. في الواقع، مشكلة عدم العزل ترجع بشكل أساسي إلى مشكلة الطفرة. في الوقت الحاضر، تكمن هذه المشكلة في أنه يمكن رؤية مصابيح LED فقط من الاحتمالية التي يمكن رؤيتها من الاحتمالية. ولذلك، لم يقترح الكثير من الناس طريقة وقائية جيدة. المزيد من الناس لا يعرفون ما هو الجهد الموجي، كثير من الناس. مصابيح LED مكسورة ولا يمكن العثور على السبب. وفي النهاية ليس هناك سوى جملة واحدة. ما هو مصدر الطاقة هذا غير مستقر وسيتم تسويته. أين هو المحدد غير المستقر، فهو لا يعرف.

مصدر الطاقة غير المعزول هو الكفاءة، والثاني هو أن التكلفة أكثر فائدة.

الطاقة غير المعزولة مناسبة للمناسبات: أولاً، المصابيح الداخلية. بيئة الكهرباء الداخلية هذه أفضل وتأثير الأمواج صغير. ثانياً، مناسبة الاستخدام هي جهد صغير وتيار صغير. عدم العزل ليس له معنى بالنسبة للتيارات ذات الجهد المنخفض، لأن كفاءة الجهد المنخفض والتيارات الكبيرة ليست أعلى من العزل، والتكلفة أقل من ذلك بكثير. ثالثًا، يتم استخدام مصدر الطاقة غير المعزول في بيئة مستقرة نسبيًا. بالطبع، إذا كانت هناك طريقة لحل مشكلة قمع الاندفاع، فسيتم توسيع نطاق تطبيق الطاقة غير المعزولة بشكل كبير!

ونظرًا لمشكلة الأمواج، لا ينبغي الاستهانة بمعدل الضرر. بشكل عام، يجب أن يفكر هذا النوع من العائدات التي تم إصلاحها، والتأمين المدمر، والرقاقة، و MOS في مشكلة الموجات. من أجل تقليل معدل الضرر، من الضروري مراعاة عوامل الطفرة عند التصميم، أو إيقاف المستخدمين عند الاستخدام، ومحاولة تجنب الطفرة. (مثل المصابيح الداخلية، قم بإطفائها في الوقت الحالي عند القتال)

وخلاصة القول، إن استخدام العزل وعدم العزل غالبا ما يكون بسبب مشكلة اندفاع الأمواج، وترتبط مشكلة الأمواج وبيئة الكهرباء ارتباطا وثيقا. لذلك، في كثير من الأحيان لا يمكن قطع استخدام طاقة العزل وإمدادات الطاقة غير المعزولة واحدًا تلو الآخر. التكاليف مفيدة جدًا، لذلك من الضروري اختيار عدم العزل أو العزل كمصدر طاقة لمحرك LED.

5. ملخص

تقدم هذه المقالة الاختلافات بين قوة العزل وقوة عدم العزل، بالإضافة إلى مزايا وعيوب كل منهما، ومناسبات التكيف، واختيار اختيار قوة العزل. آمل أن يتمكن المهندسون من استخدام هذا كمرجع في تصميم المنتج. وبعد فشل المنتج، قم بتحديد المشكلة بسرعة.