电源隔离耐压选择不容疏忽

    相信下面这则新闻很多人都看过,“南航一名23岁空姐在iPhone5充电时打电话被电死”,此则新闻在网上引起广泛关注。充电器也能能危害生命?专家分析是220VAC交流电传导到手机上,导致人员触电身亡。看到这里我们就知道罪魁祸首还是充电器被击穿并将220VAC的交流电通过数据线传导到了手机上,最终导致触电身亡。

    电源隔离耐压选择不容疏忽
    图1 日常生活中的电击伤害

    那么手机充电器输出端为什么会带有220V的交流电呢?这就回到了我们的主题电源的隔离耐压问题。电源的隔离耐压在GB4943国标中又叫抗电强度,这个GB4943标准就是我们常说的信息类设备的安全标准,就是为了防止人员受到物理和电气伤害的国家标准,其中包括避免人受到电击伤害、物理伤害、爆炸等伤害。下面我们就简单介绍一下电源的隔离耐压及如何选择隔离耐压的问题。

    如何测试电源的隔离耐压?

    隔离耐压主要是检测设备中使用的固体绝缘是否具有足够的抗电强度。绝缘应承受的试验电压波形基本上为正弦波形、频率为 50Hz 或60Hz 的交流电压,直流电源一般的试验电压为直流电压。

    一般人会将电源的隔离耐压与电源的输入冲击电压混淆,下面从测试方法来区分一下。我们常说的电源耐压是指初级电路与次级电路之间的抗电强度,为了避免损坏与测试无关的元器件或绝缘,可将集成电路或类似的电路断开,或者采用等电位连接。在电源测试时一般采用较简单的等电位连接测试。连接示意图如下:

    电源隔离耐压选择不容疏忽
    图2 隔离耐压测试示意图

    只要保证电源满足了相关抗电强度要求(具体要求可参考GB4943标准),就能确保危险电压不会传导到次级电路,从而不会威胁到人的生命安全。

    如何选择电源的隔离耐压?

    从上面了解到电源的隔离耐压选择的关键性,但是也不是选择的隔离耐压越高越好,因为隔离耐压越高也会影响到电源其他性能,所以只要选择合适的耐压值就行。一般电路中涉及到危险电压且电路中有人员能接触到的导体,如一些接口端子等,都会对电路的隔离耐压有严格的测试要求。下面我们就来简单介绍一下AC-DC电源与DC-DC电源的隔离耐压选择问题。

    电源隔离耐压选择不容疏忽
    图3 AC-DC电源模块应用

    AC-DC电源属于一次电源,把220V的市电转换成低压直流电,其还可以分为隔离和非隔离之分。若您使用的是非隔离电源,在产品的设计时,需要考虑将所有带电部分均密封起来,防止不小心接触到危险电压。若使用的是隔离电源,则只需要电源部分满足相关隔离耐压及安规要求即可。一般常用的工业电源耐压满足3000VAC即可,一些特殊的场合,如电力场合,一般需要满足4000VAC及以上隔离电压要求,具体耐压要求可参考各行业标准。常规灌胶模块电源的隔离耐压为3000VAC。

    电源隔离耐压选择不容疏忽
    图4 DC-DC电源模块的隔离应用

    DC-DC电源属于二次电源,一般其耐压要求是根据其应用场合而定。如一般为了隔离干扰而进行的通讯隔离,一般隔离耐压在1000VDC到1500VDC即可。电路中其中一端可能涉及到危险电压时,一般需要考虑将隔离耐压提升到3000VDC。另外还有一些特殊应用现场,如医疗场合,很多对隔离电源的要求都要到4000VAC或6000VDC的隔离耐压。

    根据上面的描述电源隔离耐压多种多样,我们如何来实现呢?一般有两个渠道,一是选用隔离特性较好的高频变压器和光耦等器件,二是采用灌胶方式的电源,其能进一步提升电源的隔离性能。一般在集成电路中为了节约空间同时又能达到相应的安规要求,大部分工程师均会考虑选用隔离电源模块设计电路,这样能节约空间同时能节约时间成本。

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