¿Cómo conectar a tierra de forma segura una fuente de alimentación conmutada con salidas flotantes?

  

¿Existe algún peligro al unir la salida de CC a tierra con un cable corto, para garantizar que la masa de mi circuito también haga referencia a la tierra de la casa? No estoy seguro de que simplemente dejar flotar las salidas sea inteligente,

Suponiendo que la fuente de alimentación esté correctamente construida, cualquiera de los dos está bien.

  

Nota al margen: tengo una fuente de computadoras portátiles para el mercado secundario que tiene dos puntas ... funciona de cualquier manera, pero si la conecto de una manera, el borde metálico de la computadora portátil tiene un "zumbido" interesante al tacto . No es chocante, pero definitivamente se nota. Sospecho que cuando está enchufada de la manera correcta, la toma de tierra de salida está haciendo una referencia débil al neutro, y la forma "buzzy" hace que la toma de tierra de la toma de corriente se relacione débilmente con el voltaje de la línea (está flotando; sería un poco más que buzzy). ¿La fuente OEM con el enchufe de 3 clavijas? Totalmente conectado a tierra al blindaje del cable de alimentación de CC.

Las fuentes de alimentación sin conexión a tierra a menudo tienen problemas como este, especialmente a medida que aumentan de tamaño.

Los condensadores deben colocarse entre la entrada y la salida para controlar EMI. En un diseño desenterrado, esto termina con la salida "débilmente referenciada" a la entrada. Qué tan débil es esa referencia (o, para decirlo de otra manera, qué tan grande es la "corriente de contacto") depende del tamaño de los condensadores. Desafortunadamente, aquí hay un compromiso difícil, las tapas más grandes son mejores para suprimir la EMI pero producen "corrientes de contacto" más grandes. Las fuentes de alimentación más grandes tienden a sufrir más por esto que las más pequeñas (esta es la razón por la que las unidades de suministro de energía de portátiles de marcas de renombre generalmente están conectadas a tierra, mientras que los cargadores de teléfonos no lo están).

En un diseño con conexión a tierra, esto se puede mitigar ya sea atando la salida a tierra (prácticamente universal en las fuentes de alimentación de las PC de escritorio, ocasionalmente en las fuentes de las computadoras portátiles) o dividiendo los condensadores de supresión de EMI en dos partes, una desde la salida hasta la Tierra y uno de entrada a tierra.

Como solo se trata de un suministro de 5 V, existe un pequeño riesgo en ambos sentidos, pero en principio; Para que una corriente fluya, debe haber un circuito y si el negativo está conectado a la Tierra en su sistema de alimentación, entonces también está conectado a cualquier otra cosa conectada a tierra, y a la misma Tierra, por lo tanto, si mantiene la corriente, se realizará un circuito. A través de ti a la tierra. No es un problema con un sistema de 5 V y usted usa zapatos / está parado en el piso o está bastante bien aislado, pero si se tratara de un sistema de mayor voltaje y tocara la vida mientras se apoyaba en un fregadero o tocaba su computadora o estaba descalzo al aire libre, entonces una corriente ( en relación con el voltaje suministrado y la resistencia a tierra) pasaría a través de usted.

Si no conecta el negativo flotante a tierra, solo puede recibir una descarga al hacer contacto con las conexiones + y - ya que de lo contrario no habrá ningún circuito.

El equipo alimentado por la red (en el Reino Unido) solía tener siempre una conexión de 3 pines para que la carcasa de metal pudiera conectarse a tierra y cualquier cable Loose Live del interior no pudiera hacer que la carcasa estuviera viva, sino que se cortocircuitara a la carcasa conectada a tierra. fusible. Ahora la mayoría de las cosas tienen estuches de plástico, y los interruptores de circuito modernos son mucho más sensibles que los fusibles, esto no es necesario y las conexiones a la red a menudo son de 2 pines.

Las cajas metálicas conectadas a tierra también tienen un efecto de protección contra las ondas magnéticas y no pueden sufrir una acumulación estática, lo cual sería una de las principales razones de la carcasa metálica y la conexión a tierra de su computadora.

'Ground' es una cosa relativa. En el caso de los aparatos eléctricos para el hogar, es literalmente una participación en el lodo (tierra) o el neutro de las tres fases a la subestación local (oa veces ambas, llamada PME - Tierra de protección múltiple).

Live es relativo al neutral (que a veces es tierra / tierra, pero no en todos los países )

Un DCDC 'aislado', como el suyo, no tiene conexión a vivo, neutral o tierra en la salida.

En el mundo real esto es imposible. Tiene que haber una capacitancia y resistencia entre el + y - de la salida DCDC y todas las conexiones de la red (en vivo, neutro y tierra), sin embargo esto podría (y debería ser) muy insignificante, con resistencias en 10's de mega Ohms y Capacitancias en PicoFarads

En su DCDC, donde se produce un zumbido, espero que estos 'parásitos' no sean insignificantes, algo se esté rompiendo, elevando el voltaje del modo común de salida de los DCDC a través de una alta impedancia a la vida. En efecto, sigue siendo 5V, pero tiene un componente de CA de modo común en relación con el suelo, en el que está parado.

(Por cierto, esta 'fuga a tierra' a menudo es causada por circuitos de corrección de factor de potencia mal diseñados)

Una prueba simple para su DCDC 'aislado' es conectar un miliamperímetro entre cada una de las salidas (+ y -) una a la vez a tierra (tierra). Deberías ver muy poca corriente si la hay. Más de 1 mA o menos, y hay un problema con la fuga a tierra.

Si ve poca corriente, la conexión del + o - a tierra está bien.

Sin embargo, agregaré que no conectar tierra es una muy buena idea.

Una ruta de alta resistencia (o baja capacitancia) a tierra es una buena manera de prevenir descargas eléctricas en caso de una falla.

Esta pregunta no se puede responder correctamente sin considerar el sistema ENTERO, no solo la fuente de alimentación y la placa del microcontrolador. La razón por la que la salida es FLOTANTE y NO está conectada a la entrada de alimentación de la red (o al chasis y a tierra de seguridad con cable verde) se debe a que es apropiado CONECTARlos juntos en muchos casos. Pero luego, en OTROS casos, es más apropiado dejarlo FLOTANTE y tal vez conectar a tierra el circuito operativo (la placa del microcontrolador y las cosas conectadas) a tierra en algún lugar ELSE. Esta pregunta está incompleta y generará respuestas engañosas.

La carcasa metálica o el blindaje interno de metal está "adherido" (la electrónica no habla el electricista) a PE (conductor de tierra de protección, cable verde en un enchufe de EE. UU. de tres puntas).

Mucho modo de decirlo, flota lo que quieras, pero protege la PSU. Toma un medidor EMF y revisa un poco, verás por qué.

No uniría la tierra de CC a la tierra de marco en smp, puede causar problemas de ruido y algunos SMP pueden crear aún más problemas de EMI al hacer esto. La idea es el lado dc de los flotadores de pcb de conexión, si se monta en una caja metálica, la conexión a tierra del marco también se une a la caja. La idea es que si el relámpago golpea hacia fuera el caso, se dirigirá a través de la tierra unida y no alrededor de la tierra de CC de su circuito causando más daño. El smp prob tiene un flash de 6kV sobre el punto. También debe asegurarse de que las tomas de corriente que están conectadas a tierra de CC no toquen la tierra del chasis a través de los aisladores. También es posible que tenga que ajustar una fuente de alimentación de corriente alterna de 22nF 310V CA 3-6kV (hasta 15V) o de 680nF 310AC 3-6KV (hasta 30V Dc) tanto en la posición de CC al suelo del marco como en el negativo de CC al suelo (tierra de la red) ¡Puede verificar con DVM en CA y ver cuánta fuga de CA hay en el lado de salida de CC que se sorprenderá! TDK Lambda coloca estos capacitores internamente en el SMP, pero otros no, debido a su bajo costo y una falta general de información sobre este tema. Estos nuevos SMP totalmente aislados no se documentan muy bien en general, y en Internet hay mucha información errónea. Muchos de los dispositivos electrónicos de la industria utilizan estos sistemas de tierra aislados en la actualidad, pero no son muy conocidos ni están documentados, me llevó mucho tiempo resolver las fugas de CA en las salidas de CC y garantizar que el DC neg no se conecte de ninguna manera al suelo de la estructura y causó todo tipo de problemas. El fallo de la CPU y el ADC recogiendo todo tipo de basura debido a que el SMP aumenta los problemas de EMI, está aislado por una razón. Si aún insiste en conectar a tierra el negativo en una caja metálica, aislaría totalmente el SMP, de modo que la Tierra vaya directamente al smp y monte el SMP en separadores de nylon, luego puede conectar el negativo de CC al marco del gabinete. En una fuente de alimentación lineal antigua, el suelo de la trama a menudo se utilizaba para DC negativo. He comprobado y PAT probado incluye prueba de flash HV y todos pasaron bien con el sistema anterior. También recomendaría un filtro de línea de CA a su SMP y un anillo de ferrita de 2 vueltas en el lado de CC, por lo que es una buena práctica.

Todo lo mejor

Rob

RP Comms & Design UK