如何安全地将具有浮动输出的开关电源接地?

电器工程 开关模式电源 接地
2022-01-11 06:02:24

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

我已将 Line-Neutral-Ground 正确连接到 3 芯插头。它测试得很好(并且外壳内部接地),但我看到输出标记为 DC- 和 DC+,实际上 DC-没有接地,所以输出是浮动的(尽管我没有检测到高压差)。

用一根短线将直流输出接地,以确保我的电路接地也参考家庭接地,是否有任何危险?我不确定让输出浮动是否明智,但如果我将 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,它本身已完全接地,因此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供应,它是两管齐下的......它可以两种方式工作,但如果我以一种方式插入它,笔记本电脑上的金属饰边会有一种有趣的“嗡嗡声”。不令人震惊,但绝对引人注目。我怀疑当它以正确的方式插入时,输出接地会弱参考中性线,而“嗡嗡声”方式的输出接地会弱参考线电压(它是浮动的 - 否则它会比嗡嗡声多得多)。带有 3 芯插头的 OEM 供应?完全接地到直流电源线的屏蔽层。

因此,我怀疑在交流到 DV 电源方面,将 Line 和 Neutral 接线错误比让输出浮动风险更大,并且如果您在以下环境中工作,将输出接地比让它浮动更可取您将直接连接到接地设备。我只是想确定...

4个回答

用一根短线将直流输出接地,以确保我的电路接地也参考家庭接地,是否有任何危险?我不确定让输出浮动是否明智,

假设电源是正确构建的,这很好。

旁注:我有一个售后市场的笔记本电脑供应,它是两管齐下的......它可以两种方式工作,但如果我以一种方式插入它,笔记本电脑上的金属饰边会有一种有趣的“嗡嗡声”。不令人震惊,但绝对引人注目。我怀疑当它以正确的方式插入时,输出接地会弱参考中性线,而“嗡嗡声”方式的输出接地会弱参考线电压(它是浮动的 - 否则它会比嗡嗡声多得多)。带有 3 芯插头的 OEM 供应?完全接地到直流电源线的屏蔽层。

没有接地连接的电源经常会出现这样的问题,尤其是当它们变大时。

必须在输入和输出之间放置电容器以控制 EMI。在未接地设计中,这最终导致输出“弱引用”到输入。该参考有多弱(或者换句话说,“触摸电流”有多大)取决于电容器的大小。不幸的是,这里有一个棘手的折衷方案,更大的电容可以更好地抑制 EMI,但会产生更大的“接触电流”。与较小的电源相比,较大的电源往往会受到更严重的影响(这就是为什么知名品牌的笔记本电脑 PSU 通常会接地,而手机充电器通常不会接地)。

在接地设计中,可以通过将输出接地(在台式电脑电源中非常普遍,偶尔在笔记本电脑电源中看到)或将 EMI 抑制电容器分成两部分,一个从输出到地,一个从地从输入到地。

由于您只是在谈论 5V 电源,因此无论哪种方式都几乎没有风险,但原则上;为了使电流流动,需要有一个电路,如果负极连接到您的电源系统上的大地,那么它也连接到任何其他接地的东西,以及大地本身,所以如果您保持带电,则将制作一个电路通过你到地球。5V 系统没有问题,你穿鞋/站在地板上或其他绝缘良好的系统,但如果它是一个更高电压的系统,你靠在水槽上或触摸你的电脑或在户外赤脚触摸带电,然后是电流(相对于提供的电压和对地电阻)会贯穿你。

如果您不将浮动负极接地,那么您只能通过接触 + 和 - 连接来获得电击,否则将没有电路。

电源供电设备(在英国)过去总是有一个 3 针连接,以便金属外壳可以接地,并且内部的任何松散的带电线都无法使外壳带电,但会与接地外壳短路,从而熔断保险丝。现在大多数东西都有塑料外壳,现代断路器比保险丝敏感得多,这不是必需的,电源连接通常是 2 针。

接地的金属外壳还具有屏蔽磁波的作用,并且不会受到静电积聚的影响,这将是计算机金属外壳和接地连接的主要原因。

“地”是相对的东西。在家用电器的情况下,它要么是泥土(大地)的桩子,要么是本地子站的三相中性线(或有时两者兼有,称为 PME - 保护性多重接地)。

Live 相对于中性线(有时是大地/地线 -但并非在所有国家/地区)

像您这样的“隔离” DCDC 在输出端没有连接到火线、中性线或地线。

在现实世界中这是不可能的。DCDC 输出的 + 和 - 与所有电源连接(火线、中性线和接地)之间必须存在电容和电阻,但这可能(并且应该)非常微不足道,电阻为 10 兆欧姆和皮法电容

在您听到嗡嗡声的 DCDC 中,我希望这些“寄生效应”并非微不足道,有些东西正在发生故障,通过高阻抗将 DCDC 输出共模电压提升到带电。实际上它仍然是 5V,但它有一个相对于地面的共模交流分量,你站在上面。

(顺便说一句,这种“接地泄漏”通常是由设计不良的功率因数校正电路引起的)

对“隔离”DCDC 的一个简单测试是在每个输出(+ 和 -)之间连接一个毫安表,一次一个接地(接地)。如果有的话,你应该看到很少的电流。任何超过 1mA 左右都存在漏电问题。

如果您看到电流很小,则将 + 或 - 接地即可。

但是我要补充一点,接地是一个非常好的主意!

高电阻(或低电容)接地路线是在发生故障时防止电击的非常好的方法。

金属外壳或内部金属屏蔽“粘合”(电子设备说话而不是电工说话)到 PE(保护性接地导体,三芯美式插头上的绿线)。

很长的一段话,随心所欲地浮动,但要保护 PSU。拿起一个 EMF 计,四处看看,你就会明白为什么了。