¿Por qué motivo una línea de plástico completamente cerrada para que algo como una computadora portátil tenga una conexión a tierra?
Las fuentes de alimentación de modo conmutado utilizan lo que se conoce como "convertidor de retorno" para proporcionar conversión de voltaje y aislamiento galvánico. Un componente central de este convertidor es un transformador de alta frecuencia.
Los transformadores prácticos tienen alguna capacitancia parásita entre los devanados primarios y secundarios. Esta capacitancia interactúa con la operación de conmutación del convertidor. Si no hay otra conexión entre la entrada y la salida, se producirá un voltaje de alta frecuencia entre la salida y la entrada.
Esto es realmente malo desde una perspectiva de EMC. Los cables del bloque de energía ahora actúan esencialmente como una antena que transmite la alta frecuencia generada por el proceso de conmutación.
Para suprimir el modo común de alta frecuencia es necesario colocar condensadores entre los lados de entrada y salida de la fuente de alimentación con una capacidad sustancialmente mayor que la capacidad en el transformador de retorno. Esto efectivamente reduce la alta frecuencia y evita que se escape del dispositivo.
Al diseñar una PSU de clase 2 (desenterrada) no tenemos más remedio que conectar estos condensadores a los circuitos que se refieren a la entrada "en vivo" y / o "neutral". Dado que la mayor parte del mundo no impone la polaridad en las tomas desenterradas, debemos suponer que cualquiera de los terminales "en vivo" y "neutro" puede estar a un voltaje sinificante en relación con la tierra y generalmente terminamos con un diseño simétrico como una "opción menos mala". Por eso, si mide la salida de una PSU de clase 2 en relación con la tierra de la red eléctrica con un medidor de alta impedancia, generalmente verá alrededor de la mitad de la tensión de red.
Eso significa que en una PSU de clase 2 tenemos una relación difícil entre la seguridad y la compatibilidad electromagnética. Hacer que los condensadores sean más grandes mejora la compatibilidad electromagnética (EMC), pero también produce una "corriente de contacto" mayor (la corriente que fluirá a través de alguien o algo que toque la salida de la fuente de alimentación y la toma de tierra). Esta compensación se vuelve más problemática a medida que la PSU se hace más grande (y, por lo tanto, la capacitancia parásita en el transformador se hace más grande).
En una PSU de clase 1 (con conexión a tierra), podemos utilizar la tierra de la red como una barrera entre la entrada y la salida, ya sea conectando la salida a la tierra de la red (como es común en las PSU de escritorio) o usando dos condensadores, uno de la salida a la toma de tierra y una desde la toma de tierra a la entrada (esto es lo que hacen la mayoría de los ladrillos de alimentación de portátiles). Esto evita el problema de la corriente táctil al tiempo que proporciona una ruta de alta frecuencia para controlar EMC.
Entonces, ¿por qué las unidades de suministro de energía de computadoras portátiles de los principales proveedores reputables de la clase 1 en la actualidad no solían ser? (y cuando la basura barata a menudo todavía no lo es) No lo sé con seguridad, pero supongo que es una combinación de.
- Incluso las corrientes de contacto por debajo de los límites legales pueden ser problemáticas. Algunas personas son inusualmente sensibles a la electricidad y pueden sentir corrientes por debajo del límite legal. Algunos componentes electrónicos también pueden dañarse por corrientes por debajo del límite de corriente de contacto legal durante la conexión en caliente.
- Las regulaciones de EMC se han vuelto más estrictas con los años.
Entonces, ¿qué tan peligroso es usar una fuente de alimentación de computadora portátil que tenga un pin de tierra sin conectarlo realmente? Lamentablemente es imposible responder sin conocer detalles de la construcción interna. Es posible que solo provoque un ligero aumento de la corriente de contacto, o de las modificaciones de EMC, o puede dejarle un "fallo" para evitar una descarga eléctrica.