Strategia simplă conectează în siguranță proiectarea electronică a circuitelor de alimentare fără transformatoare
Circuitele fără transformator pot cauza probleme de siguranță sau de zgomot dacă sunt conectate la circuite care utilizează pământ. Adăugarea unui amplificator operațional între cele două poate elimina problemele de siguranță fără a crea probleme de zgomot.
Circuitele de putere redusă utilizează de obicei surse de alimentare fără transformator. Cu toate acestea, utilizarea terenurilor de pământ în multe dintre aceste circuite creează o problemă serioasă, care este adesea ignorată.
Nota foarte populară a aplicației de microcip AN954 prezintă o masă a circuitului (0 V), dar referința este silențioasă dacă poate fi conectat la masa la pământ a sursei principale de alimentare. 1 În mod similar, Nota de aplicație Apex Technology 35 descrie circuite care nu pot fi interfațate în siguranță și în mod legitim cu orice echipament de testare extern. 2
Motivele acestor probleme nu sunt greu de văzut. În prima (AN954), masa circuitului sursei de alimentare fără transformator are tensiuni ridicate cu referire la neutru, iar conectarea la pământ ar provoca o situație periculoasă. Prin urmare, conectarea oricărui echipament extern a cărui masă a circuitului este conectată la pământ ar fi de-a dreptul periculoasă.
În acesta din urmă (Nota 35), masa circuitului sursei de alimentare fără transformator este conectată la neutru, astfel încât conectarea oricărui echipament extern la circuit (cum ar fi un osciloscop pentru depanarea circuitului) ar încălca reglementările de cablare în majoritatea țărilor și de obicei ar provoca întrerupătorul să se declanșeze dacă echipamentul extern are masa la circuit conectată la pământ.
O soluție ar putea fi încercarea de a introduce un mic rezistor între pământul circuitului în cauză și pământul echipamentului extern. Acest lucru împiedică declanșarea întrerupătorului de rețea și evită din punct de vedere tehnic încălcarea reglementărilor de cablare, dar provoacă o nouă problemă - zgomotul dintre pământ și liniile neutre. Acest zgomot intră în circuit, învingând scopul conexiunii la pământ. De obicei, rezultatul este că pământul pământului devine inutilizabil.
O soluție simplă la această problemă presupune că masa circuitului fără transformator este legată de neutru, care este strategia mult mai populară și preferată pentru sursele de alimentare fără transformator (vezi figura). Circuitul nu este nimic elegant. Este un amplificator diferențial simplu, dar utilizarea sa în acest context specific este inovatoare. Acesta ilustrează modul în care un semnal de la echipamentul A poate fi alimentat în siguranță și în mod fiabil în echipamentul B, indiferent de care are circuitul problematic la masă.
Un circuit simplu de amplificator op amplasat între un circuit fără transformator cu o masă legată la neutru și un circuit cu o masă de masă va elimina problemele de siguranță și zgomot asociate cu astfel de conexiuni.
De exemplu, A ar putea fi un generator de semnal care se alimentează într-un circuit fără transformator, B, caz în care G1 este pământ și G2 este neutru. Dacă B este un osciloscop utilizat pentru depanarea unui circuit fără transformator, A, G1 este neutru, iar G2 este pământ. Oricum ar fi, G1 este masa circuitului A și G2 este masa circuitului B, precum și masa circuitului op-amp.
Câștigul la ambele intrări op-amp este egal și opus, astfel încât zgomotul neutru la pământ (care este zgomotul de la G1 față de G2) se anulează complet și nu apare la intrarea lui B. În mod eficient, circuitul permite utilizarea în siguranță a bornelor neutre și a pământului, făcând ca tensiunea de zgomot neutru-pământ să apară ca un semnal în modul comun la intrarea amplificatorului op. Această strategie simplă depășește cele două probleme descrise mai sus.
Orice amplificator opțional de intrare JFET stabil cu câștig de unitate, cu o tensiune de offset redusă, va funcționa.
Referințe
- Condit, Reston; „Surse de alimentare fără transformator: rezistive și capacitive”, Notă de aplicație AN954, Microchip Technology Inc., 2004.
- „Proiectarea sursei de alimentare AC-DC”, Nota de aplicație 35, Apex Technology, dec. 1999.
Analiza Anoop
Această idee pentru proiectare descrie o metodă de conectare a echipamentelor împământate la echipamente alimentate direct de linii de curent alternativ, fără transformator de izolare între ele. Efectuarea acestui tip de conexiune este adesea dificilă sau periculoasă din cauza diferenței de potențial care poate exista între neutrul liniei de curent alternativ și pământul de protecție sau solul comun al echipamentului și neutrul sau pământul.
Adesea există o anumită tensiune între neutrul unei prize de curent alternativ și pământul de protecție dintr-o clădire. Această tensiune poate fi de până la 30 până la 40 V c.a. în clădirile cu mai multe etaje. Este, de asemenea, zgomotos, deoarece pot exista multe căi de scurgere de la echipamente electrice la pământ, iar aceste căi se schimbă pe măsură ce echipamentul este pornit și oprit sau trece între modurile de putere redusă și mare, cum ar fi un aparat de aer condiționat cu compresorul pornit și oprit cu ventilatorul mereu pornit.
Circuitul prezentat în acest IFD trece tensiunea diferențială de intrare la o ieșire care are o referință de masă diferită. Fiind un tampon diferențial, atenuează foarte mult orice tensiune continuă (sau zgomot în modul comun) de curent continuu prezent în terminalele de intrare. Astfel, oferă două beneficii. În primul rând, permite conectarea echipamentelor cu referințe la sol diferite. În al doilea rând, atenuează zgomotul în modul comun între echipamentele conectate. Circuitul poate fi utilizat pentru semnale de curent continuu sau c.a. Desigur, utilizarea acestuia pentru semnale de curent continuu necesită corecție offset.
În timp ce utilizați acest circuit, dacă o parte este alimentată direct de linie, urmați toate măsurile de precauție necesare în timp ce vă ocupați de tensiuni ridicate periculoase, deoarece vor exista întotdeauna căi de scurgere care pot duce la șoc electric.
Există două metode alternative pentru conectarea acestor echipamente împreună. Dacă sunt implicate semnale de curent alternativ, fără compensare de curent continuu, între echipamentul A și echipamentul B. poate fi utilizat un transformator de izolare 1: 1 cu lățimea de bandă necesară. dispozitiv care nu necesită conexiune la pământ.
Abordarea „Cap-Drop” implementează sursa de alimentare offline pentru sarcini ușoare
Mai multe startup-uri și OEM-uri au anunțat recent inovații care ar putea accelera adoptarea vehiculelor electrice.