Anahtarlamalı Güç Kaynağında İzolasyon Tasarım Prensiplerinin Analizi
1. Elektrik çarpması riski:
İnsan vücudundan geçen akım, insan vücudunda fizyolojik bir reaksiyona neden olacaktır Reaksiyonun yoğunluğu, akımın insan vücudundaki büyüklüğüne, süresine ve yoluna bağlıdır. Genel olarak, sağlıklı insan vücudunu etkilemek için sadece 0,5 mA akım gereklidir ve dolaylı zarara neden olabilir. Daha büyük akımlar, yanıklar veya ventriküler fibrilasyon gibi insan vücuduna doğrudan zarar verebilir.
Genel olarak, kuru koşullarda, 40V tepe veya 60V DC'den daha düşük bir gerilim genellikle tehlikeli olmayan gerilim olarak kabul edilir. Bununla birlikte, kullanım sırasında dokunulması gereken veya elle manipüle edilmesi gereken açıkta kalan kısımlar koruyucu zemine bağlanmalı veya uygun şekilde atılmalıdır.
İnsan vücudunun (operatörler veya bakım personeli) şoklanmasını önlemek için, anahtarlama güç kaynağı tasarımında IEC60950, ulusal standart G4943, vb. Gibi ilgili endüstri güvenlik tasarım standartlarına uymak gerekir; bu standartlarda, anahtarlama güç kaynağının farklı konumları yalıtılmıştır. Operatörlerin güvenliğini sağlamak için gereksinimler.
İki yalıtım kategorisi
İşlevsel yalıtım (İşlevsel Yalıtım): İşlevsel yalıtımın amacı yalnızca ürünün normal çalışmasını sağlamaktır ve herhangi bir güvenlik işlevi yoktur. Bu tip yalıtım genellikle aynı hattaki iki iletken arasında yani güvenlik izolasyonu gerektirmeyen kısımda kullanılır. Örneğin, PWB üzerindeki yeşil yağ ve elektrolitik kapasitörlerin plastik kabuğu işlevsel yalıtımdır.
Temel yalıtım (Temel Yalıtım): Temel yalıtımın amacı, elektrik çarpması tehlikesini önlemek için elektrik çarpmasına karşı temel bir koruma sağlamaktır, ancak bu tür bir yalıtım yalnızca normal koşullar altında güvenliği garanti edebilir, ancak geçici voltajlar meydana geldiğinde güvenliği garanti edemez. Başka bir deyişle, geçici bir voltaj oluştuğunda, temel yalıtım çökebilir.
Tamamlayıcı Yalıtım: Temel yalıtıma ek olarak, temel yalıtım başarısız olduğunda başka bir yalıtım katmanı sağlamak için ek yalıtım kullanılır. Genel olarak konuşursak, ek yalıtım gereksinimleri temel yalıtımla aynıdır, bu nedenle ikisi arasındaki roller birbirinin yerine kullanılabilir. Örneğin bir kablonun iki kat izolasyonu vardır, iç katmanın temel izolasyon, dış katmanın tamamlayıcı izolasyon olduğunu söyleyebiliriz, tersi de mümkündür.
Buna dikkat etmeliyiz, yani temel izolasyon varlığında ek izolasyon yapılmalıdır.
Çift yalıtım (Çift Yalıtım): Hem temel yalıtımı hem de tamamlayıcı yalıtımı içeren yalıtımı ifade eder. Kullanım yeri doğru olduğu sürece, bu tür bir yalıtım yeterli güvenlik koruması sağlayabilir ve elektrik çarpması tehlikesi olmaz.
Yalıtımı Güçlendirin: Sağlanan yalıtımın derecesi çift yalıtımla aynıdır, ancak çift yalıtımdan farklıdır, çünkü iki bölüme kolayca bölünmez: temel yalıtım ve tamamlayıcı yalıtım.Yerleşik olarak oluşturulmuş bir ara parça olabilir veya Çok sayıda ara parçadan oluşan yalıtım.
Üç elektrik boşluğu ve kaçak mesafesi
Elektrik açıklığı: iki iletken parça arasında veya bir iletken parça ile ekipmanın arayüzü arasında ölçülen en kısa uzaysal mesafeyi ifade eder. Bu mesafenin ölçülmesi hangi yolun kullanılacağını sınırlamaz. Örneğin bir ürün dış kabuk olarak izolasyon malzemesi kullanıyorsa, dış kabuktaki açıklıklar veya boşluklar iletken olarak değerlendirilmelidir.Üzerinde alüminyum folyo tabakası varsa içerideki tehlikeli kısımlardan yine de belli bir mesafe bırakılması gerekir çünkü bu yerler Kullanıcılar tarafından kolayca erişilebilen yerler.
Kaçak mesafesi: iki iletken parça arasındaki veya iletken parçalar ile yalıtım yüzeyi boyunca ölçülen ekipman koruma arayüzü arasındaki en kısa mesafeyi ifade eder. Genel olarak konuşursak, eğer kirlilik seviyesi 1 değilse, kaçak mesafesi genellikle elektriksel açıklıktan daha büyüktür.
Elektriksel boşluk ve kaçak mesafesi, çalışma voltajı, kirlilik seviyesi, rakım, yalıtım malzemesi vb. İle ilgilidir. PCB üzerindeki gerçek tasarım boşluğu ve kaçak mesafesi gereksinimleri, standart gereksinimlere göre yalıtım seviyesi gereksinimleri, çalışma voltajı, kirlilik seviyesi, yükseklik, yalıtım malzemeleri vb. Gibi belirli ayrıntılara göre hesaplanmalıdır.
Rakım: Bass yasasına göre, uyumlu bir elektrik alanının kırılma gerilimi, basıncın çarpımı ve iki kutup arasındaki mesafe ile orantılıdır.İki kutup arasındaki mesafe sabit olduğunda, basınç ne kadar küçükse, arıza gerilimi o kadar düşük olur. Hava basıncı irtifa ile ters orantılıdır, bu nedenle irtifa, uzamsal mesafeyi etkileyen önemli faktörlerden biridir.
Genel güvenlik standartları, ürünün en yüksek rakımını 2000M olarak belirler ve 2000M'yi aşarsa bir düzeltme faktörünün dikkate alınması gerekir, aşağıdaki tabloya bakın:
Kirlilik seviyesi: İki iletken arasındaki boşlukta kirletici maddeler varsa, yalıtım derecesini de etkileyecektir. Genel standart, kirliliği dört seviyeye ayırır:
Kirlilik derecesi 1: Kirletici yok veya sadece kuru ve iletken olmayan kirleticiler ortaya çıkıyor. Bu kirlilik seviyesini karşılamak için kapalı bir kabuk kullanabilir veya devre kartının yüzeyini kaplayabilirsiniz.
Kirlilik düzeyi 2: Su buharının yoğunlaşması gibi iletken kirleticilerle ara sıra oluşan kirliliği ifade eder. Genel olarak, yalnızca iletken olmayan kirlilik vardır, ancak yoğuşmanın neden olduğu kazara geçici iletken kirlilik dikkate alınmalıdır.
Kirlilik düzeyi 3: İletken kirlilik veya iletken olmayan kirlilik, beklenen yoğuşma nedeniyle iletken hale gelir.
Kirlilik seviyesi 4: iletken toz veya yağmur ve kardan kaynaklanan kirlilik gibi kalıcı iletken kirliliğe neden olur. İlgili ürün standartlarında aksi belirtilmedikçe, endüstriyel elektrikli cihazlar genellikle kirlilik seviyesi 3 ortamlar için seçilir ve ev ve benzeri elektrikli cihazlar genellikle kirlilik seviyesi 2 ortamlar için seçilir.
Örneğin IEC60950-2001, birincil devre ile birincil devre ve ikincil devre arasındaki elektriksel açıklık için gereksinimleri belirtir.
Dört örnek
Aşağıdaki şekil, tipik bir AC-DC anahtarlamalı güç kaynağının temel bileşenlerinin şematik bir diyagramıdır; bu, esas olarak AC giriş bölümünü, rektifiye edilmiş yüksek voltajlı DC bölümünü, DCDC dönüştürme bölümünü, insan vücudunun dokunabileceği ikincil devreyi ve koruyucu toprağı içerir. Anahtarlama güç kaynağının gerçek tasarımında farklı parçalar arasındaki elektrik boşluğu ve kaçak mesafesi hesaplamasını kısaca tanıtmak için bu rakamı örnek olarak alın.
Toprağa olan devredeki her konum için, yani toprağa AC girişi LN, toprağa doğrultulmuş yüksek voltajlı DC, toprağa birincil taraf ve toprağa ikincil taraf için temel yalıtım kullanılması gerekir; birincil DC-DC devresinin dahili bileşenleri için, çünkü Elektrik çarpması riski yoktur, devrenin normal çalışmasını sağlamak ve arıza ve ateşleme riskini azaltmak için yalnızca işlevsel yalıtım gereklidir; BC'den E'ye kadar şekilde gösterildiği gibi ikincil devreye giden birincil devre için personelin dokunmasını önlemek için güçlendirilmiş yalıtım kullanılmalıdır. İkincil devreye ulaştığında, tehlikeli birincil devre elektrik çarpmasına neden olur.
Tabloya göre, şematik diyagramdaki farklı konumlarda bileşenler arasındaki elektriksel açıklık ve güvenlik mesafesi için minimum gereksinimler aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
Feragatname: Bu web sitesinin orijinal içeriğini yeniden yazdırmanız gerekirse, lütfen kaynağı belirtin; bu web sitesinde çoğaltılan içeriğin (makaleler, resimler, videolar) ve diğer materyallerin telif hakkı orijinal web sitesine aittir. Herkese açıklamamanız gereken makaleler veya resimler kullanırsak ve her iki tarafa da gereksiz ekonomik kayıplardan kaçınmak için zamanında onaylamazsak, lütfen bize e-posta gönderin, böylece uygun önlemleri hızlı bir şekilde alabiliriz; katkılarınızı bekliyoruz, e-posta: editors @ eccn. com.tr.
