Tại sao điều quan trọng là nguồn cung cấp điện chính phải được cách ly?

Trong tất cả các bộ nguồn máy tính và các bộ nguồn khác mà tôi đã tháo rời, tôi nhận thấy chúng được cách ly hoàn toàn với nguồn điện. Cách ly Galvanic thông qua máy biến áp, và thường cách ly quang học để phản hồi. Thường có một khoảng cách rất rõ ràng trong các dấu vết giữa các mặt chính và phụ, ít nhất là 8 mm. Tại sao điều quan trọng là những nguồn cung cấp này bị cô lập?

Bởi vì nguồn cung cấp chính rất khó đoán và có thể làm tất cả mọi thứ bên ngoài đặc điểm kỹ thuật danh nghĩa của nó, có thể làm hỏng các thành phần hoặc ít nhất phá vỡ các giả định thiết kế danh nghĩa. Một thiết kế không cách ly cũng có tất cả các điện áp của nó được tham chiếu đến một trong những dây dẫn chính, có thể có hoặc không có mối quan hệ hữu ích / an toàn với các tiềm năng khác trong môi trường của bạn (ví dụ như đất / mặt đất).

Nếu thứ duy nhất ở phía điện áp thấp là đồ điện tử không thể tiếp cận, thì nguồn cung cấp không cách ly vẫn ổn - chúng có xu hướng rẻ hơn / đơn giản hơn nguồn cung cách ly và rất nhiều thiết bị gia dụng sử dụng chúng. Ngay cả những thứ như tivi đã từng hoạt động như thế này, nếu bạn quay lại ngay trước thời điểm chúng có kết nối video / âm thanh bên ngoài. Kết nối ăng-ten là ổ cắm ngoài duy nhất và được cách ly tụ điện.

Nếu một thiết bị của con người hoặc bên thứ 3 cần kết nối với phía điện áp thấp trong thiết kế của bạn, thì nguồn cung cấp bị cô lập sẽ cung cấp cho bạn một rào cản rõ ràng về việc điện áp nguy hiểm sẽ không vượt qua, ngay cả trong trường hợp hỏng linh kiện, và nó có nghĩa là mạch của bạn bây giờ 'nổi' so với nguồn điện. Đổi lại, điều đó có nghĩa là bạn có thể sắp xếp cho tất cả các thiết bị điện tử hoạt động gần tiềm năng mặt đất, với tất cả các thiết bị được kết nối của bạn có ít nhất là cùng một tham chiếu điện áp để làm việc.

Câu trả lời ngắn gọn (oooh, đây là một cách chơi chữ, hãy đợi nó ...): an toàn. Hiệu ứng của một ngắn từ 240V trở lên đến ... tốt, bất cứ điều gì, sẽ là gì? Thiết bị hạ thế? Đã chết! Nhà ở? Cháy! Vụ kiện? Đang chờ xử lý! Cách ly ít nhất làm cho điện áp tường ngắn trực tiếp không thể và gián tiếp ngắn ít nguy hiểm hơn và ít khả năng hơn. Ví dụ, nếu điện áp trên tường hoàn toàn rán mọi thứ ở một phía của máy biến áp, bạn có một máy biến áp không hoạt động. Một máy biến áp không làm việc có nghĩa là không có khớp nối và không có điện áp ở phía bên kia, do đó không có thiệt hại. Ngoài ra, có nhiều tùy chọn bảo vệ hơn cho phía điện áp thấp hơn (dù sao tùy chọn bảo vệ ít tốn kém hơn).

Tôi có thể nghĩ về một vài:

• Giúp cách ly các đầu ra khỏi các sự kiện cấp độ nguy hiểm (sét đánh, đột biến, v.v.) vì hầu hết các máy biến áp đều ngừng hoạt động trong các bộ nguồn thương mại
• Cho phép bạn sử dụng khung của thiết bị làm lá chắn an toàn, bằng cách nối đất cho nó (bất kỳ sự dẫn điện nào từ nguồn điện đến khung máy sẽ gây ra sự cố nổ hoặc ngắt cầu chì, ngắt kết nối nhanh chóng)
• Đảm bảo rằng có đủ lề tồn tại trong thiết kế để ngăn chặn hồ quang từ sơ cấp đến thứ cấp ngay cả trong môi trường không sạch sẽ (bụi mực là một cầu nối khoảng cách đặc biệt khó chịu)
• Giảm 'độ cứng' của nguồn điện - một máy biến áp nhỏ sẽ bão hòa nhanh hơn nhiều so với nguồn điện, điều này cũng có tác dụng đẩy dòng điện chính cao hơn và kích hoạt một số loại thiết bị an toàn (cầu chì, cầu dao, v.v.)
• Các tổ chức điều tiết yêu cầu nó trong hầu hết các ứng dụng: IEC 60950, CSA C22.2, v.v.

Ngoài các vấn đề an toàn được đề cập, còn có một vấn đề thực tế: ngay cả khi người ta biết rằng các nguồn cung cấp AC trung tính sẽ luôn có tiềm năng, thì rất khó để thiết kế một nguồn cung cấp DC điện áp thấp không biến áp, tạo ra dòng điện bằng nhau hai nửa của mỗi chu kỳ dòng không có phía DC có điện áp xoay chiều chế độ chung đáng kể so với đường cung cấp trung tính. Ngay cả khi điện áp xoay trên một "mặt đất" lộ ra đủ thấp để không gây ra rủi ro điện giật, việc kết nối mặt đất DC của các thiết bị khác nhau vẫn có thể phá vỡ hành vi của chúng.

Sử dụng máy biến áp để làm nổi một nguồn cung cấp không thực sự khó khăn hơn việc làm cho mặt đất DC trùng với nguồn cung cấp AC trung tính. Thực sự không có bất kỳ bất lợi nào khi nguồn cung cấp DC điện áp thấp nổi so với cả hai đầu vào nguồn, và trong thực tế, mặt đất DC được gắn với trung tính AC sẽ gây ra một số nguy cơ an toàn không cần thiết. Các đối số đó cùng nhau tạo thành một đối số hấp dẫn có lợi cho việc cách ly nguồn cung cấp điện áp thấp DC khỏi đường dây AC.

Chúng ta không thể dựa vào một trong hai dây dẫn cung cấp an toàn vì nhiều lý do.

1. Ở một số quốc gia, bạn không thể dựa vào dây dẫn nào đang hoạt động và đó là trung tính vì các ổ cắm không được phân cực, bởi vì các trình cài đặt không chú ý nhiều đến cực tính hoặc bởi vì việc sử dụng các phần mở rộng / bộ điều hợp có thể không duy trì chính xác phân cực là phổ biến .
2. Dây có thể bị đứt, nếu dây trung tính bị đứt và có tải trên hệ thống thì dây trung tính sẽ lên đến điện áp chính.
3. Ngay cả trong hoạt động bình thường với cực tính chính xác, có thể có điện áp trên trung tính do giảm volt. Trong khi điện áp thấp, trở kháng cũng rất thấp, vì vậy nó có thể là một nguy cơ hỏa hoạn.

Kết quả của các tiêu chuẩn thiết bị hiện đại này thường coi cả dây dẫn sống và trung tính là nguy hiểm tiềm tàng. Điều này khiến các nhà cung cấp thiết bị có hai tùy chọn chính để bảo vệ việc sử dụng.

1. Cách điện và cảm ứng với tất cả các bộ phận điện, hoạt động tốt đối với các thiết bị đơn giản nhưng nó không thực sự thiết thực cho những thứ như máy tính có nhiều cổng truy cập người dùng.
2. Đặt một hàng rào cách ly trong nguồn điện để phần điện áp thấp an toàn khi chạm vào.