วิธีการกราวด์แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งอย่างปลอดภัยด้วยเอาท์พุตแบบลอยตัว?

ฉันเพิ่งได้รับแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์ขนาด 120VAC ถึง 5VDC (20A) (ชนิดที่มีปลอกโลหะระบายอากาศแบบพาสซีฟ) สำหรับใช้กับโครงการไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ฉันกำลังทำงานอยู่

ฉันต่อสาย Line-Neutral-Ground ให้ถูกต้องกับปลั๊ก 3 ขา มันทดสอบออกมาได้ดี (และกรณีถูกผูกมัดกับกราวด์ภายใน) แต่ฉันเห็นผลลัพธ์มีป้ายกำกับว่า DC- และ DC + และแน่นอน DC- ไม่ได้ถูกผูกมัดกับพื้นดังนั้นผลลัพธ์จะลอย (แม้ว่าฉันจะไม่ได้ตรวจจับ )

มีอันตรายหรือไม่ในการเชื่อม DC- ออกกับกราวด์ด้วยสายสั้นเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นวงจรของฉันยังอ้างอิงพื้นดินที่บ้าน? ฉันไม่แน่ใจว่าปล่อยให้การส่งออกลอยเป็นเรื่องที่ฉลาด แต่ฉันไม่ต้องการผลข้างเคียงที่เป็นอันตรายหากฉันต่อ DC- (วงจรที่ใช้พลังงานร่วมกันครั้งนี้จะเชื่อมต่อกับพีซีของฉันซึ่งมีสายดินค่อนข้างถี่ถ้วนดังนั้นฉันจึงอยากเลียนแบบพฤติกรรมนั้น)

หมายเหตุด้านข้าง: ฉันมีแลปท็อปหลังตลาดที่มีสองง่าม ... มันทำงานได้ทั้งสองทาง แต่ถ้าฉันเสียบมันในทางเดียวแผ่นโลหะที่หุ้มบนแล็ปท็อปจะมี "เสียงกระหึ่ม" ที่น่าสนใจ ไม่ตกตะลึง แต่เห็นได้ชัดแน่นอน ฉันสงสัยว่าเมื่อเสียบปลั๊กอย่างถูกต้องพื้นเอาท์พุทจะอ้างอิงที่เป็นกลางอย่างอ่อนและวิธี "buzzy" มีพื้นเอาท์พุทอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าของสายอ่อนอย่างไม่รัดกุม อุปทาน OEM กับปลั๊ก 3 ง่าม? ต่อสายดินไว้กับแผงป้องกันของสายไฟ DC

ดังนั้นฉันจึงสงสัยว่าเมื่อพูดถึงกระแสไฟ AC เป็น DV การได้รับ Line และ Neutral แบบผิด ๆ นั้นมีความเสี่ยงมากกว่าการปล่อยให้ทุ่นลอยออกมา คุณจะเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์ที่ต่อสายดิน ฉันแค่อยากจะแน่ใจว่า ...

มีอันตรายหรือไม่ในการเชื่อม DC- ออกกับกราวด์ด้วยสายสั้นเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นวงจรของฉันยังอ้างอิงพื้นดินที่บ้าน? ฉันไม่แน่ใจว่าการปล่อยให้ผลลอยตัวนั้นฉลาด

สมมติว่าแหล่งจ่ายไฟถูกสร้างขึ้นอย่างเหมาะสมก็เป็นเรื่องปกติ

หมายเหตุด้านข้าง: ฉันมีแลปท็อปหลังตลาดที่มีสองง่าม ... มันทำงานได้ทั้งสองทาง แต่ถ้าฉันเสียบมันในทางเดียวแผ่นโลหะที่หุ้มบนแล็ปท็อปจะมี "เสียงกระหึ่ม" ที่น่าสนใจ ไม่ตกตะลึง แต่เห็นได้ชัดแน่นอน ฉันสงสัยว่าเมื่อเสียบปลั๊กอย่างถูกต้องพื้นเอาท์พุทจะอ้างอิงที่เป็นกลางอย่างอ่อนและวิธี "buzzy" มีพื้นเอาท์พุทอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าของสายอ่อนอย่างไม่รัดกุม อุปทาน OEM กับปลั๊ก 3 ง่าม? ต่อสายดินไว้กับแผงป้องกันของสายไฟ DC

แหล่งจ่ายไฟที่ไม่มีการเชื่อมต่อสายดินมักมีปัญหาเช่นนี้โดยเฉพาะเมื่อมีขนาดใหญ่ขึ้น

ต้องวางตัวเก็บประจุระหว่างอินพุตและเอาต์พุตเพื่อควบคุม EMI ในการออกแบบที่ขุดขึ้นมาสิ่งนี้จบลงด้วยผลลัพธ์ที่ถูก "อ้างอิงอย่างอ่อน" กับอินพุต การอ้างอิงที่อ่อนแอเพียงใด (หรือนำไปใช้ในทางอื่นว่า "กระแสสัมผัส" ใหญ่ขึ้นอยู่กับขนาดของตัวเก็บประจุ) น่าเสียดายที่มีการประนีประนอมอย่างยุ่งยากที่นี่ตัวพิมพ์ใหญ่จะดีกว่าในการยับยั้ง EMI แต่สร้าง "กระแสสัมผัส" ที่มากขึ้น แหล่งจ่ายไฟที่ใหญ่กว่ามักจะได้รับผลกระทบที่เลวร้ายกว่าเครื่องที่เล็กกว่า (นี่คือเหตุผลที่ PSU ของแล็ปท็อปจากแบรนด์ที่มีชื่อเสียงมักจะต่อสายดินในขณะที่เครื่องชาร์จโทรศัพท์มักจะไม่ได้)

ในการออกแบบบนโลกนี้สามารถลดลงได้โดยการผูกเอาท์พุทลงสู่พื้นดิน (เป็นที่นิยมมากในอุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับพีซีแบบเดสก์ท็อปที่เห็นเป็นครั้งคราวในแล็บท็อป) หรือโดยการแยกตัวเก็บประจุ จากอินพุตสู่พื้นดิน

ในขณะที่คุณกำลังพูดถึงแหล่งจ่ายไฟ 5V นั้นมีความเสี่ยงเพียงเล็กน้อยจากวิธีใดวิธีหนึ่ง แต่โดยหลักการแล้ว สำหรับกระแสที่ไหลจะต้องมีวงจรและถ้าลบเชื่อมต่อกับโลกบนระบบไฟของคุณแล้วมันก็จะเชื่อมต่อกับสิ่งอื่นใดที่มีการต่อสายดินและตัวโลกดังนั้นถ้าคุณถือวงจรชีวิตจะทำ ผ่านคุณไปยังโลก ไม่ใช่ปัญหากับระบบ 5V และคุณสวมรองเท้า / ยืนบนพื้นหรือฉนวนค่อนข้างดี แต่มันเป็นระบบแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและคุณสัมผัสชีวิตขณะที่เอนกายลงบนอ่างล้างมือหรือสัมผัสคอมพิวเตอร์หรือกลางแจ้งเท้าเปล่าแล้วกระแส ( เมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ให้มาและความต้านทานต่อโลก) จะไหลผ่านตัวคุณ

หากคุณไม่เชื่อมต่อขั้วลบเชิงลบที่ลอยอยู่บนพื้นโลกคุณจะตกใจเพียงแค่ติดต่อกับทั้งการเชื่อมต่อ + และ - มิฉะนั้นจะไม่มีวงจร

อุปกรณ์ขับเคลื่อน Mains (ในสหราชอาณาจักร) เคยมีการเชื่อมต่อ 3 พินเสมอเพื่อให้ปลอกโลหะสามารถต่อสายดินและสายไฟ Loose Live ใด ๆ ที่อยู่ภายในไม่สามารถทำให้เคสอยู่ แต่จะสั้นไปที่ปลอกสายดิน ตอนนี้ทุกอย่างมีกรณีพลาสติกและเบรกเกอร์วงจรที่ทันสมัยมีความไวมากกว่าฟิวส์ไม่จำเป็นและการเชื่อมต่อไฟหลักมักจะ 2 ขา

เคสโลหะที่มีสายกราวด์นั้นมีผลต่อการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่สามารถทนต่อการเกิดไฟฟ้าสถิตได้ซึ่งเป็นเหตุผลสำคัญสำหรับปลอกโลหะของคอมพิวเตอร์และการเชื่อมต่อโลก

'Ground' เป็นสิ่งที่สัมพันธ์กัน ในกรณีของเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านมันอาจจะเป็นเสาเข็มในโคลน (โลก) หรือเป็นกลางของสามเฟสไปยังสถานีย่อยในท้องถิ่น (หรือบางครั้งทั้งคู่เรียกว่า PME - Protective Multiple Earth)

สดสัมพันธ์กับความเป็นกลาง (ซึ่งบางครั้งก็เป็นดิน / พื้นดิน - แต่ไม่ใช่ในทุกประเทศ )

DCDC 'ที่แยกได้' เช่นเดียวกับคุณไม่มีการเชื่อมต่อกับการถ่ายทอดสดเป็นกลางหรือกราวด์ที่เอาต์พุต

ในโลกแห่งความเป็นจริงมันเป็นไปไม่ได้ จะต้องมีความจุและความต้านทานระหว่าง + และ - ของเอาท์พุท DCDC และการเชื่อมต่อไฟทั้งหมด (สดเป็นกลางและโลก) อย่างไรก็ตามสิ่งนี้อาจ (และควรจะ) ไม่มีนัยสำคัญมากกับความต้านทานใน 10 เมกะโอห์มและ ความจุใน picoFarads

ใน DCDC ของคุณที่คุณได้รับความฉวัดเฉวียนฉันคาดหวังว่า 'ปรสิต' เหล่านี้จะไม่มีนัยสำคัญอะไรบางอย่างกำลังพังลงยกระดับแรงดันโหมดร่วมของเอาท์พุท DCDC ผ่านอิมพีแดนซ์ระดับสูงให้กับชีวิต ในความเป็นจริงแล้วมันยังคงเป็น 5V แต่ก็มีส่วนประกอบ AC โหมดทั่วไปที่สัมพันธ์กับกราวด์ซึ่งคุณยืนอยู่

(BTW การรั่วไหลของโลกนี้เกิดจากวงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังที่ออกแบบมาไม่ดี)

การทดสอบอย่างง่ายสำหรับ DCDC 'ที่แยกได้' ของคุณคือการเชื่อมต่อ milliammeter ระหว่างเอาต์พุตแต่ละตัว (+ และ -) ทีละตัวกับพื้น (โลก) คุณควรเห็นกระแสน้อยมากถ้ามี มีมากกว่า 1mA หรือมากกว่านั้นและมีปัญหากับการรั่วไหลของโลก

หากคุณเห็นกระแสเล็ก ๆ น้อย ๆ การเชื่อมต่อ + หรือ - ถึงกราวด์ก็โอเค

อย่างไรก็ตามฉันจะเพิ่มที่ไม่เชื่อมต่อพื้นดินเป็นความคิดที่ดีจริงๆ!

เส้นทางที่มีความต้านทานสูง (หรือความจุต่ำ) สู่พื้นเป็นวิธีที่ดีในการป้องกันไฟฟ้าช็อตในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด

คำถามนี้ไม่สามารถตอบได้อย่างถูกต้องโดยไม่คำนึงถึงระบบทั้งหมดไม่เพียง แต่แหล่งจ่ายไฟและบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ เหตุผลที่เอาต์พุตไม่ลอยและไม่ได้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลัก (หรือตัวเครื่องและพื้นที่ปลอดภัยลวดสีเขียว) เป็นเพราะมันเหมาะสมที่จะเชื่อมต่อเข้าด้วยกันในหลายกรณี แต่ในกรณีอื่น ๆ มันเหมาะสมกว่าที่จะปล่อยให้มันลอยและอาจทำให้วงจรปฏิบัติการ (บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์และสิ่งต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อ) ลงกราวด์ที่อื่น คำถามนี้ไม่สมบูรณ์และจะสร้างคำตอบที่ทำให้เข้าใจผิด

กล่องหุ้มโลหะหรือตัวป้องกันโลหะภายใน "ผูกมัด" (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่พูดถึงช่างไฟฟ้า) กับ PE (ตัวนำสายดินป้องกันสายสีเขียวที่ปลั๊กสามขาของสหรัฐฯ)

พูดได้นานลอยสิ่งที่คุณต้องการ แต่ป้องกัน PSU หยิบมิเตอร์ EMF แล้วสะบัดไปเล็กน้อยคุณจะเห็นว่าทำไม

ฉันจะไม่ผูกมัดพื้น dc กับเฟรมกราวน์บน smp อาจทำให้เกิดปัญหาด้านเสียงรบกวนและ SMP บางตัวสามารถสร้างปัญหา EMI ได้มากขึ้นโดยทำสิ่งนี้ ความคิดคือด้าน dc ของการเชื่อมต่อ pcb ลอยถ้ามันติดอยู่ในกรณีที่โลหะกรอบพื้นยึดติดกับกรณีเช่นกัน ความคิดคือถ้าลดน้ำหนักกระทบกรณีมันจะเส้นทางผ่านพื้นดินที่ถูกผูกมัดและไม่รอบวงจร DC ของคุณทำให้เกิดความเสียหายมากขึ้น smp probes มีไฟแฟลชอยู่เหนือจุด 6kV คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าซ็อกเก็ตแจ็คใด ๆ ที่อ้างอิงถึงพื้น DC ไม่ได้สัมผัสกับพื้นแชสซีผ่านฉนวน คุณอาจต้องติดตั้งภายนอก 22nF 310V AC 3-6kV (สูงสุด 15V) หรือ 680nF 310AC 3-6KV (สูงถึง 30V Dc) ทั้งใน DC pos ไปที่เฟรมกราวด์และ DC neg กับเฟรมกราวนด์ (mains earth) ด้วย DVM บน AC และดูว่ามีการรั่วไหลของ AC มากน้อยเพียงใดในเอาต์พุต DC คุณจะประหลาดใจ! TDK แลมบ์ดาติดตั้งตัวเก็บประจุเหล่านี้ภายใน SMP แต่อย่างอื่นไม่ได้เกิดจากความไม่ถูกและการขาดข้อมูลทั่วไปในเรื่องนี้ SMP ที่แยกออกมาใหม่เหล่านี้ไม่ได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดีโดยทั่วไปและในอินเทอร์เน็ตและข้อมูลที่ไม่ถูกต้องนั้นมีอยู่มากมายบนอินเทอร์เน็ต อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากใช้ระบบภาคพื้นดินที่แยกได้ในทุกวันนี้ แต่มันไม่เป็นที่รู้จักและจัดทำเอกสารฉันใช้เวลานานในการแก้ปัญหาการรั่วไหลของกระแสสลับบนเอาต์พุต DC และทำให้มั่นใจว่า DC neg ไม่ได้ถูกผูกมัด ซีพียูทำงานล้มเหลวและ ADC เก็บอึได้ทุกประเภทเนื่องจากปัญหา SMP ที่เพิ่มขึ้นของ EMI แยกได้ด้วยเหตุผล หากคุณยังคงยืนยันในการต่อสายดินกระแสตรงบนกล่องโลหะฉันจะแยก SMP ออกโดยสิ้นเชิงดังนั้น Earth จึงตรงไปที่ smp และติดตั้ง SMP บนแสตนด์บายไนล่อนจากนั้นคุณสามารถกราวด์ DC neg เข้ากับกรอบของกรง บน PSU เชิงเส้นแบบเก่าพื้นเฟรมมักถูกลบด้วยกระแสตรง ฉันได้ตรวจสอบแล้วและการทดสอบ PAT รวมถึงการทดสอบแฟลช HV และทั้งหมดผ่านไปด้วยระบบดังกล่าวข้างต้น ฉันขอแนะนำตัวกรองสาย AC ให้กับ SMP ของคุณด้วยและวงแหวนเฟอร์ไรต์แบบ 2 ทางด้าน DC มันเป็นแนวปฏิบัติที่ดี

ทั้งหมดที่ดีที่สุด

ปล้น

RP Comms & Design สหราชอาณาจักร