臺(tái)式電源如何正確接地連接？

Q A & 問：臺(tái)式電源如何正確接地連接

你的臺(tái)式電源是否有一個(gè)綠色的接地端子，就像圖1所示的B&K Precision的1550電源?

假設(shè)有，我們?nèi)绾我约昂螘r(shí)使用這些連接? 例如，圖2顯示了與通常隨電源出售的跳線排的三種可能連接。如果將綠色接地端子接在紅色輸出端子上，會(huì)不會(huì)損壞電源?如果不接地，會(huì)不會(huì)有安全問題?

為了更好地理解這些問題，我們將打開電源，檢查與地線相關(guān)的內(nèi)部連接。這些問題的答案將幫助我們了解所有線路驅(qū)動(dòng)的電源，并讓我們對(duì)安全有一個(gè)更好的理解。

圖1:B&KPrecision 1550單輸出電源的圖片，重點(diǎn)是面板連接。

圖2:圖片顯示電源接地連接的三種可能連接方式。

安全接地

讓我們從顯而易見的開始:關(guān)于接地和連接的全面討論超出了本文的范圍。最新標(biāo)準(zhǔn)可咨詢UL、NEC等權(quán)威機(jī)構(gòu)。

話雖如此，我們可以通過檢查B&K1550來發(fā)現(xiàn)一些指導(dǎo)方針。首先，或許也是最重要的一點(diǎn)是，外露的金屬機(jī)箱要接地。這在圖3的左側(cè)面板中清晰地顯示出來。這里我們可以看到IEC電源連接器的背面。接地連接(黃色線)用螺絲固定在機(jī)箱上。端子法蘭包括一個(gè)外齒鎖緊墊圈，以確保導(dǎo)線法蘭與機(jī)箱之間的低電阻連接。

圖3:輸入接地用螺絲固定在機(jī)箱上(左)，面板接地焊接到機(jī)箱上(右)的圖片。

技術(shù)貼士:在理想的操作條件下，安全接地的電流為零。但是，如果設(shè)備或墻內(nèi)接線出現(xiàn)故障，安全接地必須能夠傳導(dǎo)全部交流線路電流。這種低電阻的東西，如暴露的金屬機(jī)箱保護(hù)用戶。低電阻對(duì)于提供高電流跳閘主斷路器也是必要的。電線電阻高是特別危險(xiǎn)的，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致持續(xù)的故障電流，并有可能引起火災(zāi)。

面板接地端子的連接如圖3的右圖所示。在這里，我們看到一條帶綠色條紋的黃線從機(jī)箱連接到一個(gè)小電路板，該電路板連接到面板香蕉插孔。觀察電線的端子耳是點(diǎn)焊到金屬底盤上的。另一側(cè)焊接在PCB上。

在回答我們最初的問題之前，我們應(yīng)該看看圖4。這是電源的主電路板。這是一個(gè)開關(guān)模式電源(SMPS)。它不是一個(gè)60赫茲的大型變壓器，而是一個(gè)高頻變壓器。其結(jié)果是比傳統(tǒng)的變壓器解決方案更小更輕。

這幅圖的重要部分是紅線的劃分。這表示電路的交流線路輸入(上)和穩(wěn)壓直流部分(下)之間的邊界。只有少數(shù)幾個(gè)項(xiàng)目跨越線路，包括變壓器，光耦合器和安全額定電容器。這提供了一個(gè)很好的隔離措施，因?yàn)闆]有直接連接。

輸入和輸出部分之間的這種隔離是我們開場問題的核心。

圖4:B&KPrecision 1550電源的主電路板，輸入和輸出部分之間有突出顯示的分界線。

通過適當(dāng)?shù)母綦x，電源的直流部分會(huì)浮起來。在理想情況下，它的作用就像電池一樣，正負(fù)端之間沒有固有的連接。就像電池一樣，我們可以自由地將浮動(dòng)電源連接到其他電源上。例如，我們可以堆疊(串聯(lián))兩個(gè)36 VDC的B&K 1550電源在一起，以獲得72 VDC。

安全須知:

浮動(dòng)電源不排除所有的電流路徑。我們可以預(yù)期高阻抗漏電流。作為一個(gè)說明性的故事，以我的舊筆記本電腦為例。它的漏電流非常大。你不能光著腳使用電腦，也不能在電腦充電的時(shí)候使用。你能感覺到腳趾里的漏電流!如果你能感覺到泄漏電流，它肯定是高到足以擊穿和破壞任何未受保護(hù)的金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)器件，如MOSFETS 或微控制器的門。當(dāng)然，如果你能感覺到電流，那就說明出現(xiàn)了嚴(yán)重的問題，需要立即引起注意。

技術(shù)貼士:

雖然電源的輸出浮起來了，但還是有局限性的。例如，假設(shè)我們有1550個(gè)電源中的4個(gè)。理論上，我們可以將最低的電源接地，然后將電源串聯(lián)在一起。這就像堆疊4個(gè)36伏直流電池，提供總共144伏直流電壓。在實(shí)踐中，我們應(yīng)該非常小心，因?yàn)殡姼綦x是有限制的。一定要查閱數(shù)據(jù)手冊或制造商，以確定任何給定電源的最大連續(xù)直流偏置。在我們的示例中，在我們的4串聯(lián)連接示例中，上電源具有108 VDC偏移。

安全須知:

隨著串聯(lián)電源數(shù)量的增加，存在安全隱患。首先，我們通過了OSHA的高電壓閾值，有觸電的真正危險(xiǎn)。其次，人為因素的限制開始發(fā)揮作用，因?yàn)槲覀兛赡軙?huì)變得自滿，忘記關(guān)閉一部分電源。同樣，這是一個(gè)觸電的危險(xiǎn)。你和你周圍的人使用單個(gè)較大的電源可能比使用一群較小的電源更安全。

一些想法

考慮到所有的事情，最好的做法是保持跳線安裝與安全接地良好連接，例如，將綠色端子連接到黑色端子。當(dāng)我們將項(xiàng)目連接到外部測試設(shè)備(如函數(shù)發(fā)生器和示波器)時(shí)，這可能更重要。請(qǐng)注意，示波器探頭的接地耳連接到接地。在MOS周圍工作時(shí)，對(duì)高阻抗泄漏電流的警告可能非常重要。操作不接地電源的結(jié)果可能與在沒有正確接地的工作臺(tái)或沒有接地帶的電路上工作的結(jié)果相同。唯一的缺點(diǎn)是接地回路，但這是另一天的討論。