为什么具有绝缘外壳和电流隔离功能的电源设备需要接地的电源线？

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最近，我目睹了一个外部IBM laptor电源，该电源看上去像普通的开关模式电源砖（相当小巧轻巧，功率超过50瓦），但在其之间有三线电缆（相线，中性线和地线）本身和电源。

很少见到与塑料外壳开关模式电源一起使用的三线电缆。通常情况下，要么是金属制外壳，电缆是三根电线，要么是塑料制外壳，电缆是两根电线。

看来开关电源确实有电隔离。另外，该装置还具有绝缘塑料外壳，因此，如果发生任何短路，电源相线不可能在外壳的外表面上感应电压。

带绝缘塑料外壳的开关电源中的接地电缆是什么原因？

— 锋利的牙齿
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以下是AC / DC电源EMI滤波器的典型示意图。

在此处输入图片说明

您会看到，X电容器（在电源线和中性线之间）加上共模电感器的泄漏电感可实现差分噪声抑制，而CM扼流电感与Y电容器相结合可实现共模噪声抑制。

如果输出回路直接接地，我也不会感到惊讶。

— 亚当·劳伦斯
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通常，我在巴伦的线路侧而非设备侧看到电容器接地，但这仍然说明了为什么需要接地线。我看不到输入电阻的一点。

— 奥林·拉斯罗普

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如果在Vpeak或其附近拔出电源插头，则电阻可能会使3个并联电容器放电。根据所涉及的电子设备或负载，可能没有负载，因此电容盖保持充电状态。触摸输入引脚会受到中等程度的不适感。我实际上已经看到（并感觉到）发生这种情况的设备。一个例子是使用串联无电容串联电源的火炬离线充电。充电后立即触摸电源线，然后!!!！

— 罗素·麦克马洪

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太好了，但是这是EMI的必要吗？我见过功率差不多相同的电源砖，其中大多数都接受两线制电缆。

— sharptooth 2011年

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IIRC，美国和加拿大的安全标准规定，线路上的所有电容器都必须在移除交流电后30秒内放电。电阻提供此路径。

— 亚当·劳伦斯

尽管这种解释在某些设备上是正确的，但我认为它不适合OP的情况（请参阅我的回答）

— Peter Green

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开关电源使用所谓的“反激转换器”来提供电压转换和电流隔离。该转换器的核心组件是高频变压器。

实用的变压器在初级绕组和次级绕组之间具有一些杂散电容。该电容与转换器的开关操作相互作用。如果输入和输出之间没有其他连接，则会在输出和输入之间产生高频电压。

从EMC角度来看，这确实很糟糕。现在，电源砖的电缆基本上充当了天线，用于传输由切换过程产生的高频。

为了抑制高频共模，必须将电容器放置在电源的输入和输出端之间，其电容要比反激变压器中的电容高得多。这样可以有效地短路高频并防止其从设备中逸出。

在设计2类（出土）PSU时，我们别无选择，只能将这些电容器连接到输入“带电”和/或“零线”。由于世界上大多数国家不对未接地的插座施加极性，因此我们必须假设“带电”和“中性”端子中的一个或两个都可能处于相对于地球的正弦电压，因此，我们通常采用对称设计一个“最糟糕的选择”。这就是为什么如果使用高阻抗计测量相对于电源接地的2类PSU的输出，通常会看到一半的电源电压。

这意味着在2级PSU上，我们很难在安全性和EMC之间进行权衡。增大电容器的尺寸可以改善EMC，但也会导致较高的“接触电流”（流过某人或某物的电流，会触摸PSU和电源地的输出）。随着PSU的增大，这种折衷会变得更加棘手（因此，变压器中的杂散电容也会增大）。

在1类（接地）PSU上，我们可以通过将输出连接到电源接地（在台式机PSU中很常见）或通过使用两个电容器来将电源接地作为输入和输出之间的屏障，一个从输出到电源接地一个从电源接地到输入（这是大多数笔记本电脑电源砖所做的）。这避免了触摸电流问题，同时仍提供了控制EMC的高频路径。

那么，为什么如今主要的可出售供应商的笔记本PSU属于过去的1类？（当廉价的废话经常仍然不是）时，我不确定，但我希望这是两者的结合。

甚至低于法定限值的触摸电流也可能会出现问题。有些人对电非常敏感，可能会感觉到电流低于法定极限。在热插拔期间，某些电子产品还可能受到低于合法接触电流限制的电流的损坏。
多年来，EMC法规越来越严格。

— 彼得·格林
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没有示意图，很难说。但是，接地线极有可能被EMI滤波器使用。在电源输入到达电路的其余部分之前，很可能在其上有一个平衡-不平衡转换器（共模扼流圈）。这将增加共模信号的阻抗，但是在没有某种负载的情况下，它本身不会衰减它们。该负载将成为平衡-不平衡变换器外侧的两条电源线上的接地电容。

— 奥林·拉斯罗普（Olin Lathrop）
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谁对此表示反对，请解释您认为错误的地方。我通读了此书，但仍然认为这至少是一种可能的有效解释。

— Olin Lathrop

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触摸现代电源的低压输出时，您是否碰过“压区”？
这很烦人，并且有可能破坏设备。
原因是问题中描述的系统已实施但未正确使用，

应该注意Madmanguram的图表和注释。

Madmanguram提供了很好的例证。
请注意，注释re输出返回也已接地。有时会这样做，当接地引线未接地时（例如，使用2线软线），这是完全的灾难。

本地接地=电容器的中心抽头现在处于市电的一半，而不是真实接地。即在230VAC系统上约为115V。所提供的整个设备漂浮在高于地面的一半电源上。两个电容的典型值为0.001 uF，因此阻抗等于2个电容的并联值。
Z〜= 2 /（2.fc）或约5兆欧，泄漏电流约为10至20 uA。这听起来不多，但是在人体接地时触摸Vout时，手指等上会产生恼人的“咬”痕迹（由于电压电平），并且愉快地给杂散电容充电，使其有足够的能量将其炸毁-的确发生了。

解决方案是将接地线接地。.但是

最糟糕的是，制造商将中心抽头连接到输出负极，然后又不容许使用接地导体。您会得到一半的电源浮动设备，而且没有容易修复的方法。令人讨厌的结果，需要在电源线外部运行或使用接地连接。

— 罗素·麦克马洪
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是的，电源适配器已完全隔离，但由其供电的设备可能具有裸露的导电部件，以防万一发生故障而带上危险电压。或者，由于正常的泄漏电流，可能会携带低电压但令人讨厌的电压。电流隔离不能完全避免电容性泄漏电流。

（实际上，可以在绕组之间使用接地屏蔽，例如用于外科手术设备，但是显然这需要接地线。）

我不明白为什么其他答案会如此关注开关电源适配器的内部工作原理。显然，每个设计都具有电流隔离功能。以前是50 Hz（US：60 Hz）两绕组变压器。如今，变压器工作于更高的频率，因此更小，更轻巧，但这不是重点。

请注意，接地线只是可选的。仅在使用接地的壁装电源插座时才有用。在不接地的墙上插座上没有任何作用。不接地的壁装电源插座仅应在接触带电电压时不会立即被杀死的地方使用，例如起居室用木地板而不是水泥地板。但是如今，我看到几乎所有地方都有接地的插座。

另请注意，插座接地可能无法完全消除设备上令人讨厌的小电压。该接地是为了安全起见而设计的，在触电之前将保险丝烧断，但并不是为了保证零伏。接地线的电阻以及电感仍然可能很大。例如，在处理17英寸CRT显示器（甚至是接地的插座）上的VGA电缆时，我经常会遇到“挠痒痒”的电压，这可能是由于灯管内部10.000伏的电容性泄漏所致。（17英寸？那些显示器是如此之大，昂贵和笨重。现在我们有便宜的轻巧型23英寸，27英寸，UHD等。）

— 罗兰
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最肯定的是，您不会体验到通过VGA引脚泄漏回的高电压（10kV或更高）加速电压。这将在短期内破坏显示器。从线电压到VGA电缆外壳上的接地之间存在某种泄漏。

— JRE

@JRE如果您感到任何“挠痒痒”，那肯定不是5 V左右的“低”电压。千伏的可能性更大。容易在地毯上行走。在CRT中，存在高压，并且到处都有电容耦合，因此...是的，如果设计不当，静电可能会损坏电子设备。但是这里的问题是接地线的用途，我的观点是，接地线并不总是能防止“挠性”电压。实际上，行话通常是为了安全而“接地”，而为了消除静电而“粘结”。

— 罗兰

我没有说它来自5V。我说过是线路电压泄漏（120VAC或240VAC，具体取决于您的位置。）

— JRE

如果触摸CRT 的屏幕并听到并感觉到轻微的““”，则可能是加速电压引起的。显示器内部绝对不应有任何路径会导致加速电压位于任何外部可触及导体上。

— JRE

@JRE几个A品牌（如Sony）的CRT显示器的VGA接口上肯定有一个令人讨厌的电压。确实，“应该”不是，但是显然很难避免任何电容耦合，尤其是在周围存在高压时。我相信烦人的电压否则无害。没有足够的能量杀死我，而且我从未见过PC或显示器损坏。结论只能是，将接地电缆和插座用于PC和显示器并不能总是消除相当高值的恼人电压。

— 罗兰