Wie erde ich ein Schaltnetzteil mit potentialfreien Ausgängen sicher?

Ich habe gerade ein Schaltnetzteil für 120 V Wechselstrom bis 5 V Gleichstrom (20 A) (die Art mit einem passiv belüfteten Metallgehäuse) zur Verwendung mit einem Mikrocontroller-Projekt erhalten, an dem ich gerade arbeite (das lange LED-Streifen ansteuert).

Ich habe Line-Neutral-Ground korrekt an einen 3-poligen Stecker angeschlossen. Der Test funktioniert einwandfrei (und das Gehäuse ist intern mit Masse verbunden), aber ich sehe, dass die Ausgänge mit DC- und DC + gekennzeichnet sind und dass DC- nicht mit Masse verbunden ist, sodass die Ausgänge potentialfrei sind (obwohl ich keine Hochspannungsdifferenz feststelle) ).

Besteht die Gefahr, den Gleichstromausgang mit einem kurzen Draht mit Masse zu verbinden, um sicherzustellen, dass meine Schaltungsmasse auch auf die Hausmasse verweist? Ich bin mir nicht sicher, ob es sinnvoll ist, die Ausgänge einfach schweben zu lassen, aber ich möchte keine gefährlichen Nebenwirkungen, wenn ich DC- erde. (Der Stromkreis, der diese Leistung teilt, wird manchmal mit meinem PC verbunden, der selbst ziemlich gründlich geerdet ist, so dass ich geneigt bin, dieses Verhalten zu emulieren.)

Nebenbemerkung: Ich habe ein Aftermarket-Notebook mit zwei Kontakten ... es funktioniert in beide Richtungen, aber wenn ich es auf eine Weise einstecke, fühlt sich die Metallverkleidung des Notebooks interessant an. Nicht schockierend, aber auf jeden Fall spürbar. Ich vermute, dass wenn es richtig eingesteckt ist, die Ausgangserdung schwach neutral referenziert und die "summende" Erdung schwach die Netzspannung referenziert (sie schwebt - sonst wäre es ziemlich viel mehr als summend). Die OEM-Versorgung mit dem 3-poligen Stecker? Vollständig an der Abschirmung des Gleichstromkabels geerdet.

Ich vermute also, dass es weitaus riskanter ist, die Verkabelung von Leitung und Nullleiter bei Wechselstrom und DV-Strom zu stören, als den Ausgang schweben zu lassen, und dass die Erdung des Ausgangs dem Schwebenlassen vorzuziehen ist, wenn Sie in einer Umgebung arbeiten, in der dies der Fall ist Sie werden direkt an geerdete Geräte angeschlossen. Ich möchte nur sicher sein ...

Besteht die Gefahr, den Gleichstromausgang mit einem kurzen Draht mit Masse zu verbinden, um sicherzustellen, dass meine Schaltungsmasse auch auf die Hausmasse verweist? Ich bin mir nicht sicher, ob es klug ist, die Ausgänge einfach schweben zu lassen.

Vorausgesetzt, das Netzteil ist ordnungsgemäß aufgebaut, ist beides in Ordnung.

Nebenbemerkung: Ich habe ein Aftermarket-Notebook mit zwei Kontakten ... es funktioniert in beide Richtungen, aber wenn ich es auf eine Weise einstecke, fühlt sich die Metallverkleidung des Notebooks interessant an. Nicht schockierend, aber auf jeden Fall spürbar. Ich vermute, dass wenn es richtig eingesteckt ist, die Ausgangserdung schwach neutral referenziert und die "summende" Erdung schwach die Netzspannung referenziert (sie schwebt - sonst wäre es ziemlich viel mehr als summend). Die OEM-Versorgung mit dem 3-poligen Stecker? Vollständig an der Abschirmung des Gleichstromkabels geerdet.

Stromversorgungen ohne Erdungsanschluss haben häufig Probleme wie dieses, insbesondere wenn sie größer werden.

Kondensatoren müssen zwischen Eingang und Ausgang geschaltet werden, um die EMI zu steuern. In einem nicht ausgegrabenen Entwurf endet dies damit, dass die Ausgabe "schwach auf die Eingabe referenziert" wird. Wie schwach diese Referenz ist (oder anders ausgedrückt, wie groß der "Berührungsstrom" ist), hängt von der Größe der Kondensatoren ab. Leider gibt es hier einen kniffligen Kompromiss. Größere Kappen können EMI besser unterdrücken, erzeugen jedoch größere "Berührungsströme". Größere Netzteile leiden in der Regel darunter schlechter als kleinere (aus diesem Grund sind Laptop-Netzteile von renommierten Marken in der Regel geerdet, während Ladegeräte für Telefone in der Regel nicht geerdet sind).

In einem geerdeten Design kann dies entweder dadurch gemindert werden, dass der Ausgang an Masse gelegt wird (praktisch universell bei Desktop-PC-Netzteilen, gelegentlich bei Laptop-Netzteilen) oder indem die EMI-Unterdrückungskondensatoren in zwei Teile aufgeteilt werden, einen von Ausgang zu Erde und einen vom Eingang zur Erde.

Da es sich nur um eine 5-V-Versorgung handelt, besteht grundsätzlich nur ein geringes Risiko. Damit ein Strom fließt, muss ein Stromkreis vorhanden sein. Wenn der Minuspol an Ihrem Stromnetz mit der Erde verbunden ist, ist er auch mit allen anderen geerdeten Teilen und mit der Erde selbst verbunden. Wenn Sie also die Spannung halten, wird ein Stromkreis hergestellt durch dich zur Erde. Kein Problem mit einem 5-V-System und Sie tragen Schuhe / stehen auf dem Boden oder sind auf andere Weise gut isoliert. Aber war es ein Hochspannungssystem und Sie haben das Live berührt, während Sie sich auf ein Waschbecken gelehnt haben oder Ihren Computer oder barfuß im Freien berührten, dann ein Strom ( bezogen auf die zugeführte Spannung und den Erdungswiderstand) würde durch Sie laufen.

Wenn Sie den potentialfreien Minuspol nicht mit Erde verbinden, können Sie nur durch Kontakt mit den Anschlüssen + und - einen Stromschlag erleiden, da sonst kein Stromkreis vorhanden ist.

Netzbetriebene Geräte (in Großbritannien) hatten früher immer einen 3-poligen Anschluss, so dass das Metallgehäuse geerdet werden konnte und lose stromführende Kabel im Inneren das Gehäuse nicht unter Spannung setzen konnten, sondern einen Kurzschluss zum geerdeten Gehäuse verursachten und die Sicherung durchbrannten. Jetzt haben die meisten Dinge Kunststoffgehäuse und moderne Leistungsschalter sind viel empfindlicher als Sicherungen, dies ist nicht erforderlich und die Netzanschlüsse sind oft 2-polig.

Geerdete Metallgehäuse haben auch eine Abschirmwirkung gegen magnetische Wellen und können nicht statisch aufgeladen werden. Dies ist ein Hauptgrund für das Metallgehäuse und die Erdung Ihres Computers.

"Ground" ist eine relative Sache. Bei der Heimelektrik handelt es sich entweder buchstäblich um einen Teil des Schlamms (Erde) oder um den Nullpunkt der drei Phasen zur lokalen Unterstation (oder manchmal um beides, PME - Protective Multiple Earth).

Leben ist relativ zur Neutralität (die manchmal Erde / Boden ist - aber nicht in allen Ländern )

Ein "isoliertes" DCDC wie Ihres hat keine Verbindung zu Spannung, Neutralleiter oder Masse am Ausgang.

In der realen Welt ist das unmöglich. Es muss eine Kapazität und ein Widerstand zwischen dem + und - des DCDC-Ausgangs und allen Netzanschlüssen (stromführend, neutral und geerdet) vorhanden sein. Dies kann (und sollte) jedoch sehr unbedeutend sein, wenn die Widerstände bei 10 Mega-Ohm und 10 liegen Kapazitäten in picoFarad

Ich gehe davon aus, dass in Ihrem DCDC, in dem Sie ein Summen verspüren, diese "Parasitics" nicht unerheblich sind. Etwas bricht zusammen und hebt die Gleichtakt-Ausgangsspannung des DCDCs durch eine hohe Impedanz für die Spannung an. Tatsächlich sind es immer noch 5 V, aber es gibt eine Gleichtakt-Wechselstromkomponente relativ zur Masse, auf der Sie stehen.

(Übrigens wird dieser "Erdschluss" häufig durch schlecht ausgelegte Leistungsfaktorkorrekturschaltungen verursacht.)

Ein einfacher Test für Ihr 'isoliertes' DCDC besteht darin, jeweils ein Milliamperemeter zwischen den Ausgängen (+ und -) und Masse (Erde) anzuschließen. Sie sollten nur sehr wenig Strom sehen, wenn überhaupt. Bei mehr als etwa 1 mA liegt ein Problem mit Erdschluss vor.

Wenn Sie wenig Strom sehen, ist das Verbinden von + oder - mit Masse in Ordnung.

Ich möchte jedoch hinzufügen, dass es eine wirklich gute Idee ist , keine Masseverbindung herzustellen!

Ein hochohmiger (oder kapazitätsarmer) Erdungsweg ist ein guter Weg, um im Fehlerfall einen elektrischen Schlag zu vermeiden.

Diese Frage kann nicht richtig beantwortet werden, ohne das GESAMTE System zu berücksichtigen, nicht nur das Netzteil und die Mikrocontroller-Platine. Der Grund, warum der Ausgang SCHWIMMEND ist und NICHT mit dem Netzstromeingang (oder dem Gehäuse und der Schutzerde) verbunden ist, ist, dass es in vielen Fällen völlig angemessen ist, sie miteinander zu verbinden. In ANDEREN Fällen ist es jedoch sinnvoller, den Betriebskreis (die Mikrocontroller-Platine und die angeschlossenen Geräte) SCHWIMMEN zu lassen und ihn möglicherweise an einer anderen Stelle mit Masse zu verbinden. Diese Frage ist unvollständig und führt zu irreführenden Antworten.

Metallgehäuse oder interne Metallabschirmung "verklebt" (Elektronik spricht nicht Elektriker spricht) mit PE (Schutzleiter, grünes Kabel an einem dreipoligen US-Stecker).

Langer Weg zu sagen, schweben Sie, was immer Sie wollen, aber schützen Sie das Netzteil. Schnappen Sie sich ein EMF-Messgerät und stöbern Sie ein bisschen herum, Sie werden sehen warum.

Ich würde die Gleichstrommasse nicht mit der Rahmenmasse auf SMP verbinden, da dies zu Rauschproblemen führen kann und einige SMP-Systeme auf diese Weise noch mehr EMI-Probleme verursachen können. Die Idee ist, die DC-Seite der Leiterplatten-Schwimmer zu verbinden, wenn sie in einem Metallgehäuse montiert sind, das die Masse des Rahmens ebenfalls mit dem Gehäuse verbindet. Die Idee ist, dass ein Blitzeinschlag durch die gebondete Erdung und nicht um die Gleichstrommasse des Stromkreises verläuft und mehr Schaden verursacht. Die SMP-Sonde verfügt über einen 6-kV-Überblitzungspunkt. Sie müssen auch sicherstellen, dass alle Buchsen, die mit Gleichstrommasse verbunden sind, die Gehäusemasse nicht über Isolatoren berühren. Möglicherweise müssen Sie auch externe 22nF 310V AC 3-6kV (bis 15V) oder 680nF 310AC 3-6KV (bis 30V DC) sowohl an die DC-Position an Masse als auch an die DC-Neg-Position an Masse (Netzmasse) anschließen Wenn DVM auf AC geschaltet ist und Sie sehen, wie viel AC-Leckage auf der DC-Ausgangsseite vorhanden ist, werden Sie überrascht sein! TDK Lambda hat diese Kondensatoren intern in SMP eingebaut, andere jedoch nicht aufgrund von Preisgünstigkeit und allgemeinem Informationsmangel zu diesem Thema. Diese neuen, vollständig isolierten SMPs sind im Allgemeinen und im Internet nicht sehr gut dokumentiert, und im Internet gibt es viele Fehlinformationen. Heutzutage wird dieses isolierte Erdungssystem von vielen Industrieelektroniken verwendet, aber es ist nicht sehr gut bekannt und dokumentiert. Es dauerte eine Ewigkeit, um Wechselstromverluste an den Gleichstromausgängen zu beheben und sicherzustellen, dass der Gleichstromausgang ohnehin nicht mit der Masse verbunden ist, was zu Problemen aller Art führte CPU-Abstürze und ADC, die alle Arten von Mist aufgrund von SMP-zunehmenden EMI-Problemen auffangen, sind nicht ohne Grund isoliert. Wenn Sie immer noch darauf bestehen, DC Neg auf einem Metallgehäuse zu erden, würde ich das SMP vollständig isolieren, sodass die Erde direkt zu SMP geht und SMP auf Nylon-Abstandshaltern montiert. Sie können dann das DC Neg auf dem Gehäuserahmen erden. Bei einem alten linearen Netzteil war die Masse des Rahmens häufig bis zu einem negativen Gleichstromwert gemeinsam. Ich habe geprüft und PAT getestet, einschließlich HV-Flash-Test und alle bestanden gut mit dem obigen System. Ich würde Ihrem SMP auch einen AC-Netzfilter und einen Ferritring mit 2 Windungen auf der DC-Seite empfehlen.

Alles Gute

rauben

RP Comms & Design UK