如何将浮动输出的开关电源安全接地?


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我刚收到一个120VAC至5VDC(20A)的开关电源(带有无源通风金属外壳的开关电源),用于我正在从事的微控制器项目(驱动长的LED灯条)。

我已将Line-Neutral-Ground正确连接到3针插头。它测试得很好(并且情况是内部接地),但我看到输出标记为DC-和DC +,实际上DC- 没有接地,因此输出是浮动的(尽管我没有检测到高电压差)。

用短线将DC-输出端接地时是否有任何危险,以确保我的电路接地也参考原接地?我不确定简单地让输出悬空是明智的,但是如果我将DC-接地,我不希望有任何危险的副作用。(共享此电源的电路有时会连接到我的PC,而PC本身已经完全接地了,所以我倾向于模仿这种行为。)

旁注:我有一个售后市场的笔记本电脑电源,它有两个插针……无论哪种方式都可以工作,但是如果我以一种方式插入笔记本电脑,则笔记本电脑上的金属饰边会产生有趣的“嗡嗡声”。不令人震惊,但绝对引人注目。我怀疑以正确的方式插入时,输出接地弱引用中性线,而“嗡嗡”的方式使输出接地弱引用线电压(它是浮动的,否则比嗡嗡声要大得多)。带三爪插头的OEM供应?直流电源线的屏蔽层已完全接地。

因此,我怀疑在交流到DV电源方面,错误地连接线和中性线比让输出悬空要冒险得多,并且如果在工作环境中工作的情况下,将输出接地最好比让其悬空更好。您将直接连接到接地设备。我只想确定...


这个问题是不完整和误导的。如果不参考此处的系统REST,就无法在真空中正确回答它。也许整个系统应该在电源处接地,这可能是一个糟糕的主意。我们只是不知道。
理查德·克劳利

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我的问题一直存在-问题是将DC-(或与此相关的DC +,但显然不是同时将二者绑定)到外壳(其本身与大地相连)的动作是否会导致这样的电源工作。事实证明,对于这种特定类型的电源,这并不是很不寻常(相对于其中有明确标记为GND而没有“ DC-”的电源)。
MartyMacGyver'6

Answers:


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用短线将DC-输出端接地时是否有任何危险,以确保我的电路接地也参考原接地?我不确定让输出浮动是明智的,

假设电源正确构建,就可以。

旁注:我有一个售后市场的笔记本电脑电源,它有两个插针……无论哪种方式都可以工作,但是如果我以一种方式插入笔记本电脑,则笔记本电脑上的金属饰边会产生有趣的“嗡嗡声”。不令人震惊,但绝对引人注目。我怀疑以正确的方式插入时,输出接地弱引用中性线,而“嗡嗡”的方式使输出接地弱引用线电压(它是浮动的,否则比嗡嗡声要大得多)。带三爪插头的OEM供应?直流电源线的屏蔽层已完全接地。

没有接地的电源通常会遇到这样的问题,尤其是当它们变得更大时。

必须在输入和输出之间放置电容器以控制EMI。在出土的设计中,最终将输出“弱引用”到输入。该参考的弱点(或换句话说,“触摸电流”有多大)取决于电容器的尺寸。不幸的是,这里存在一个棘手的折衷,较大的电容可以更好地抑制EMI,但会产生较大的“触摸电流”。较大的电源往往比较小的电源受此影响更糟(这就是为什么信誉良好的品牌笔记本电脑PSU通常接地而电话充电器通常不接地)。

在接地设计中,可以通过将输出接地(在台式PC电源中相当普遍,在笔记本电脑电源中有时会看到)或将EMI抑制电容器分为两部分来缓解,这两个部分分别是从输出到地和另一部分。从输入到地球。


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这种“必须在输入和输出之间放置电容器以控制EMI,从而产生弱基准”解决了我所见过的一些情况,但从来没有很好地理解原因。谢谢!
minghua

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由于您仅是在谈论5V电源,因此从原则上讲,这两种方法的风险都很小。要使电流流动,就需要有一个电路,如果负极连接到电源系统上的地球,那么它也要连接到其他接地的物体,也要连接到地球本身,因此,如果您带电,则将形成一个电路通过你到地球。5V系统不是问题,您穿鞋/站在地板上或以其他方式绝缘得很好,但是如果是更高电压的系统,则您在倾斜水槽或触摸计算机或赤脚在户外时触及带电,然后有电流(相对于所提供的电压和对地的电阻)将贯穿您。

如果您不将浮动负极连接到大地,则只能通过同时接触+和-来遭受电击,否则将没有电路。

市电供电的设备(在英国)过去总是采用3针连接,因此金属外壳可以接地,而内部任何松散带电的电线都无法使外壳带电,但会与接地的外壳短路,从而烧断保险丝。现在大多数东西都有塑料外壳,现代断路器比保险丝要敏感得多,这是不需要的,并且电源连接通常是2针。

接地的金属外壳对电磁波也具有屏蔽作用,并且不会遭受静电堆积的影响,这可能是计算机的金属外壳和接地连接的主要原因。


除了大多数常见的直流电压都相对较低(24V及以下)以外,我明白您的意思。我不确定在这种低压状态下没有接地的安全性如何。而且如果出现故障(5V线路或外壳上的电源电压),那么如果外壳未接地并触摸了它,那将是非常糟糕的一天(因为电源从一开始就接地)。尽管并非所有设备都具有接地插头,但它们似乎在美国的消费电子产品(例如PC)中很普遍。
MartyMacGyver

正如我提到的那样,带有裸露金属的设备通常会接地,这可能会导致带电的主电源线松动,但接地的是塑料外壳,而浮动直流电源也很常见。在英国,市电电动工具始终使用隔离变压器运行,特别是要使电源浮动并避免触电。
SamB

知道了,尽管我从来没有听说过隔离变压器在英国家庭中普遍用于常规电动工具等。从安全角度考虑,用于双线系统(如电动工具)的双绝缘线完全是另一回事,但这超出了此问题的范围。我得出的结论是,将电源的DC-接地(经过泄漏电流测试)是安全合理的(另外,我的下一个“台式”电源将是经过重新设计的PSU,默认情况下,它将在内部进行接地)。但是在隔离的项目中,我将考虑保持浮动。
MartyMacGyver

@SamB BS。首先,它是建筑工地上使用的唯一电动工具。其次,所使用的变压器是中心抽头接地而不是浮动输出。
彼得·格林

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“地”是相对的东西。就家用电气而言,它实际上是泥浆(地球)的股份,或者是本地变电站的三相中性线(有时也称为PME-保护性多地)。

生命是相对于中立的(有时是中立的,但并非在所有国家中

像您一样的“隔离” DCDC在输出端没有带电,零线或接地的连接。

在现实世界中,这是不可能的。DCDC输出的+和-与所有电源连接(带电,中性线和地线)之间必须有一个电容和电阻,但是这可能(并且应该)非常微不足道,其电阻在十亿欧姆和十欧姆之间。微微法拉电容

在您嗡嗡作响的DCDC中,我希望这些“寄生效应”并不重要,某些事情正在崩溃,从而通过高阻抗将DCDC输出共模电压提升到带电状态。实际上,它仍然是5V,但它具有一个相对于您所站立的地面的共模交流分量。

(顺便说一句,这种“接地泄漏”通常是由于功率因数校正电路设计不良造成的)

对“隔离的” DCDC进行的简单测试是将一个毫安表一次连接到每个输出(+和-)到地面(地)。如果有的话,您应该会看到很少的电流。大于1mA左右时,接地漏电会出现问题。

如果看到很小的电流,则可以将+或-接地。

但是我要补充一点,接地是一个好主意!

接地时,高电阻(或低电容)路线是防止电击的真正好方法。


您关于接地更安全的说法令我感到惊讶。哪种故障的危险性较低,因为0VDC的接地参考点很差(高电阻)或不存在(浮动)?我认为情况恰恰相反-在所有其他条件都相同的情况下,接地设备会更安全。我所见的唯一弊端是系统可能会引入嗡嗡声(考虑音频或ADC应用)。
MartyMacGyver

另外,我看不到DC +或DC-与地面或外壳之间的电流。
MartyMacGyver

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@MartyMacGyver:如果您仅触摸交流电源插座的带电部分,您会感到有点刺痛,但如果您与地面的连接良好,您将获得电源插座的全部功率,这取决于身体的电阻或断路器。避免与地面的良好连接是避免这种情况的一种方法。GFCI是另一种方式。
Phil Frost

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那么……为什么趋向于三个插脚插头和接地的电子设备(例如计算机,笔记本电脑和显示器)的趋势?按照这种逻辑,由于“接地”的底盘和电路,这些东西必须更加危险。
MartyMacGyver 2013年

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如果不考虑整个系统,而不仅仅是电源和微控制器板,就无法正确回答该问题。输出处于浮动状态且未连接至主电源输入(或机箱和绿线安全接地)的原因是,在许多情况下将它们连接在一起是完全合适的。但是,在其他情况下,更合适的做法是将其悬空,然后将操作电路(微控制器板和所连接的东西)接地,并将其接地。这个问题是不完整的,会产生误导性的回答。


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我的问题一直存在-问题是将DC-(或与此相关的DC +,但显然不是同时将二者绑定)到外壳(其本身与大地相连)的动作是否会导致这样的电源工作。事实证明,对于这种特定类型的电源,这并不是很不寻常(相对于其中有明确标记为GND而没有“ DC-”的电源)。
MartyMacGyver'6

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金属外壳或内部金属屏蔽层与PE(保护性接地导体,三芯美式插头上的绿线)“粘结”在一起(电子设备而非电工)。

长话大说,随心所欲,但要屏蔽PSU。拿起EMF计并稍稍戳一下,您会明白为什么。


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我不会在smp上将直流接地与框架接地相连,这样做会引起噪声问题,并且某些SMP这样做会产生更多的EMI问题。这个想法是连接pcb浮子的直流侧,如果它安装在金属外壳中,则框架接地也要粘合到外壳上。想法是,如果闪电击中,它将穿过键合的接地,而不是围绕电路的DC接地,从而造成更大的损坏。smp概率具有6kV的闪络点。您还必须确保任何参考直流接地的插孔都不要通过绝缘体接触机箱接地。您可能还需要将外部22nF 310V AC 3-6kV(最高15V)或680nF 310AC 3-6KV(最高30V Dc)安装在直流POS到机架接地和直流负极到机架接地(电源接地)上在交流电上使用DVM,看看直流输出侧有多少交流电泄漏,您会感到惊讶!TDK Lambda在内部将这些电容器安装在SMP中,但其他原因并不是由于价格便宜以及有关此主题的信息普遍缺乏。这些新的完全隔离SMP在Internet上一般没有很好的记录,Internet上的错误信息很多。如今,许多工业电子设备都在使用这些隔离的接地系统,但它的知名度和记录度还不是很高,花了很长时间才能解决直流输出上的交流泄漏问题,并确保直流负极始终不与地面搭接,并引起各种形式的问题。由于SMP不断增加的EMI问题,CPU崩溃和ADC遇到各种麻烦,将其隔离是有原因的。如果您仍然坚持将直流负极接地在金属外壳上,则我将SMP完全隔离,这样地球便会直向smp并将SMP安装在尼龙支架上,然后可以将直流负极接地至外壳框架。在旧的线性PSU上,机架接地通常常见到DC负极。我已经检查过,PAT测试包括HV闪光测试,并且都通过了上述系统的测试。我还建议在您的SMP上使用交流电源滤波器,并在直流侧安装2匝铁氧体磁环,这是一个很好的实践。

祝一切顺利

英国RP Comms&Design


铜屏蔽盒也可以提供开放式框架,以减少RFI排放。

实际上,您的答案确实很难阅读。请分解文本,以便我们喘口气并强调要点。最后的问候和签名也是多余的。
在2002年
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