1.4 隔离电源“非隔离”应用
进行系统设计时,常有将隔离电源之后的电源地或信号地以直接或间接的方式与安全地相连接的情况,认为此设计能有效的改善静电泄放路径,如果不连接则静电无处泄放。实则不然。相连接时确实人为地提供一条静电泄放路径,但是不连接也并非没有路径了。
隔离电源在设计时为了改善纹波噪声或EMI性能时,通常会在电源的原边与副边使用高压隔离电容,一般为1nF--3nF左右。有此路径后,后端的静电可以形成自泄放路径。只要保证隔离电源之后的信号与金属机壳满足共模浪涌电压等级的安全距离及接口信号增加静电防护滤波电路之后,静电一般都不会有问题。将隔离之后的电源地或信号地直接连接于安全地之后,进行共模浪涌测试时反而往往会出现损坏、拉弧或复位的情况,将此路径断开后,共模浪涌就不存在问题。
如图2所示,此种隔离电源应用是电源厂家不提倡或禁止的设计。主要原因是进行共模浪涌测试时(如Vin+对PE、Vin-对PE),就相当于在输入与输出之间进行隔离耐压试验。
平时的隔离耐压测试漏电流都是预先设置好的,非常小,就算隔离强度达不到要求也不至于损坏产品。,而共模浪涌电压的能量是非常高的,浪涌电流达到167A(以2KV浪涌作参考)。如果隔离电源的隔离强度达不到要求,击穿瞬间将有大能量进入电源内部或后端负载,系统损坏、拉弧、复位也是常有的现象,同时隔离电源也容易失效。
如果后端信号一定要接PE,则如图3是推荐的设计方法,可通过高压电容进行连接,同时此电容的容值尽量在1nF左右。
总结
轨道交通是一种安全运输工具,内部各设备的可靠性、兼容性对运输的安全有着非常重要的影响。随着轨道交通的高速化发展,标准化、模块化设计已经成为当下的趋势,首当其冲的就是电源模块化。当前国际标准封装的铁路隔离电源受制于体积封装的原因,无法将所有EMC电路集成化,然而针对不同的应用需求,金升阳开发出了一系列满足铁路行业标准EN50155的模块化电源,同时提供完善的EMC配套服务与技术支持,为轨道交通设备保驾护航。