Заземление блока питания своими руками

Я пытаюсь разработать настольный блок питания. Теперь, прежде чем продолжить, я понимаю, что есть действительно дешевые коммерческие. У меня два. Я хочу развить себя.

То, как я это придумал: понижающий трансформатор (не с центральным отводом или что-то в этом роде). Это даст небольшое переменное напряжение и даст мне изоляцию.

Затем я преобразовываю этот переменный ток в постоянный и использую сглаживающий колпачок, чтобы справиться с пульсациями, вызванными нагрузкой.

С трансформатором я получаю изоляцию. Это означает, что мой блок питания будет плавающим. На этом этапе моего проекта я пытаюсь зафиксировать основы, поэтому я не сосредотачиваюсь на емкостной связи с землей или резистивной связи и т. д.

Итак, с плавающим источником питания, скажем, я пытаюсь получить выпрямленное напряжение 15 В. Это означает, что у меня будет 15 В постоянного тока от постоянного тока Vin до постоянного тока Vвозврата. Но эти 15 В могут находиться высоко в воздухе (поскольку они плавают).

Теперь, когда я, например, буду исследовать его с помощью o-scope, я фактически упомяну возврат моего плавающего + изолированного источника питания на землю (из-за заземления o-scope), и это, по сути, принесет мои 15 В постоянного тока на землю. уровень с высоты "в воздухе"

Вопрос: не вызовет ли o-scope зондирование какой-либо из этих конструкций и / или любой цепи, которая будет питаться от этой конструкции питания, повсюду летать искры? Я не думаю, что это было бы, но у меня нет большого опыта с выпрямлением переменного тока (но я прочитал массу вещей и смоделировал свою конструкцию источника питания в свое удовольствие). Напряжение постоянного тока, я могу справиться с этим лучше

Моя главная цель - безопасность, потому что я хочу жить!.

Это может быть более поздний момент для решения (ссылаясь на более раннее утверждение): у меня есть изоляция через понижающий трансформатор (без центрального отвода). Почему я не могу использовать отдельное заземление и связать его с возвратом постоянного тока моего источника питания (через резистор 100K или 1 МЭГ) и эффективно связать мой плавающий источник питания с землей. Таким образом, он не будет парить в воздухе.

Спасибо за поиск, ребята!

Вот что я понял: я могу безопасно измерить пониженное напряжение переменного тока от трансформатора, так как трансформатор изолирован (у него нет центрального отвода). Теперь, если это предположение верно, давайте быстро перемотаем вперед к точке, где я выпрямил переменный ток. к постоянному току и теперь имеют относительно свободный от пульсаций источник постоянного тока. Должен ли я жестко привязать плавающее заземление постоянного тока к заземлению через внешний кабель, или это лишит преимущества изоляции? Я не хочу, чтобы мой плавающий выход плавал при каком-то высоком напряжении. Я не планирую соединять несколько плавающих источников питания вместе или что-то в этом роде.

Ответы (2)

Чтобы ответить на основной вопрос о вашем «не привязанном к заземлению сети » (т.е. плавающем) источнике питания, будет безопасно проверить это с помощью осциллографа. Тем не менее, вы должны использовать качественный трансформатор с двойной изоляцией и низкой емкостной связью между обмотками.
Вы можете думать о источнике питания как о батарее.
Имейте в виду, что когда вы подсоединяете заземляющий провод пробника, питание становится относительно заземления сети .

Напряжение всегда относительно чего-то, вы не можете просто сказать «эта точка на 10 В», скорее «эта точка на +10 В относительно этой точки» или «эта точка на -5 В относительно этой точки». Эталонная точка обычно называется «земля цепи», обратите внимание, что эта точка не обязательно должна совпадать с «землей» (т. е. заземлением сети).

Основная проблема с осциллографами заключается в том, что у вас есть источник питания, заземление цепи которого связано с заземлением, а не с тем же потенциалом (и с низким импедансом, способным подавать достаточный ток). Поскольку заземление зонда осциллографа напрямую (
т.е. полное сопротивление) подключен к заземлению сети, вы не можете подключить его к чему-либо относительно земли и с другим потенциалом (т. е. 0 В)
. батарея (тогда другая сторона батареи становится +/- напряжение батареи относительно заземления сети)

Многие настольные источники питания имеют выход без ссылки, но также имеют клемму заземления, которую вы можете использовать, если хотите соединить выход с заземлением. Если вы соедините положительную клемму с землей, питание будет отрицательным по отношению к клемме заземления, и наоборот. Вы можете сделать это со своим запасом, если хотите. На изображении ниже центральная зеленая клемма — это заземление шасси (сеть). Техническое описание объясняет использование терминала.

скамейка

РЕДАКТИРОВАТЬ . Чтобы попытаться объяснить проблему плавающего заземления с низким импедансом, взгляните на эту схему, нерегулируемый источник питания с двойной полярностью (около +/- 16 В / 15 А):

Зонд прикреплен к плавающему источнику питания

Вот ток через заземляющий провод пробника:

введите описание изображения здесь

Здесь все в порядке, так как источник питания не имеет низкоомного эталонного соединения с заземлением сети, поэтому вы можете подключить заземление пробника к любой из клемм и получить тот же результат. Через Rleak и Rleak2 проходит крошечный ток утечки, что нормально (я не учел емкостную утечку).

Теперь, что произойдет, если мы подключим заземление (см. Добавление 0ω Rearth) - не к заземлению цепи , а к отрицательному источнику питания (так что это больше не отрицательный источник питания - это может быть, например, заземление шасси). Теперь наша цепь заземления плавает на 16 В выше сетевое заземление и имеет низкий импеданс.

Питание с плавающим заземлением с низким импедансом

Теперь посмотрим на ток через заземляющий провод пробника:

введите описание изображения здесь

Протекает большой ток (т. е. полный ток, который может обеспечить источник питания), который ограничен только сопротивлением выходной обмотки питающего трансформатора. Это не хорошо ;-)

Это то же самое, что просто подключить заземление пробника к шине V+ любой цепи, при этом его заземление связано с заземлением сети (через низкий импеданс).
Однако это показывает нам, что заземление цепи не всегда находится на уровне 0 В относительно заземления сети, поэтому мы должны быть осторожны и проверять перед подключением заземления пробника.

Я понимаю без ссылки и с плавающей запятой. Но чего я не понимаю, так это того, когда вы сказали: «Основная проблема с прицелами заключается в том, что у вас есть источник питания, в котором заземление цепи связано с землей, а не с тем же потенциалом (и с низким импедансом, способным обеспечить достаточное количество ток) Поскольку заземление зонда осциллографа напрямую (т.е. с низким импедансом) подключено к заземлению сети, вы не можете подключить его к чему-либо относительно земли и с другим потенциалом (т.е. 0 В)». Не могли бы вы пояснить этот момент на примере так что я могу понять это лучше. Спасибо
Хорошо, я добавил пару примеров, надеюсь, они имеют смысл. Дайте мне знать, если они этого не сделают.
Вот как это работает: не привязывая плавающий источник питания к земле, я могу исследовать любую точку моего плавающего источника питания. Тем не менее, у меня нет конструкции блока питания с раздельной шиной. Если мой прицел заземлен на ту же землю и (если) мой плавающий источник питания заземлен на землю, почему через него должен протекать ток? Я еще не совсем понимаю это, но я следую вашей схеме. Кстати, есть ли более приватный способ поделиться с вами своей схемой. Это не похоже на то, что я пытаюсь продать свой дизайн позже, но это не открытое оборудование, лол. Спасибо.
Быстрое продолжение: зачем мне подключать заземление к отрицательному источнику питания? Я бы предпочел подключить его к обратному пути постоянного тока и не иметь проблемы с током, как показывают ваши формы сигналов.
Если заземление вашего источника питания соединено с землей, то нет проблем с подключением заземления пробника. Проблема возникает только в том случае, если заземление цепи не заземлено — во втором примере обратите внимание на отсутствие отрицательной шины — эта точка стала заземлением шасси. По сути, если нет разницы в напряжении между заземлением датчика и тем, к чему вы его подключаете, проблем нет. Например, во втором примере было бы безопасно подключить пробник к точке, обозначенной как заземление шасси, но не к любой из двух других точек (земля цепи или V+).
О, теперь я понял. Оглядываясь назад, теперь это очевидно. Когда вы подключили заземление к шине -V, эта шина по существу стала землей ... или настоящим 0 вольт. При этом «земля цепи» стала на 16В выше ее. Теперь, когда провод заземления пробника (путь с низким импедансом к земле) был подключен к заземлению цепи, от 16 В до 0 В через него протекали большие токи из-за низкого импеданса этого пути. Теперь, если бы вы соединили заземляющий провод ваших пробников с проводом шасси (заземленным) и исследовали «землю цепи» и «рейку + ve», вы бы обнаружили, что они составляют 16 В и 32 В соответственно.
Мне понравилось, как вы смоделировали трансформера. Хочу держать вас в курсе моего дизайна. Есть ли простой способ, которым я могу поделиться с вами своей схемой (LTspice, так что общая платформа), и вы можете критиковать ее. Я все еще изучаю этот бизнес в области переменного тока и немного устал ... тоже по уважительным причинам

Да, вы можете сослаться на общий источник питания на землю. Используйте трехштырьковую вилку и шнур, а общий провод вашей цепи заземлите. Кроме того, вы также можете заземлить металлический корпус вашего источника питания.

Тем не менее, резистор в один мегамегапиксель не подходит для ссылки на землю. Это может работать для привязки + вывода операционного усилителя к земле, когда это какое-то устройство JFET, сопротивление которого составляет 1E + 12 Ом. Помните, что V = IR. Крошечный ток, протекающий через мегомный резистор, может создать значительное напряжение, а это означает, что другой конец этого резистора больше не находится вблизи потенциала земли. Один микроампер , умноженный на один мегаом, дает один вольт!

То, как вы ссылаетесь на источник питания, общий для некоторого внешнего заземления, - это (в идеале) нулевое сопротивление. То же самое с вашим шасси и всем остальным, что заземлено. Это тоже для безопасности. Защитное заземление должно быть путем наименьшего сопротивления. Земля, которая находится за одним мегаомом или даже 100К, не защитит человека.

У плавающего источника питания есть некоторые преимущества: ваша цепь изолирована от помех, вызванных контурами заземления.

Некоторое профессиональное аудиооборудование оснащено переключателем «подъем земли». У меня вот 31-полосный реечный эквалайзер AB International с таким переключателем сзади, например. Это может быть быстрым и грязным лекарством от шума, такого как 60-тактный гул. Выключатель заземления не должен нарушать защитное заземление шасси, а только отделять общий провод устройства от земли.

Резистор 100K должен был ссылаться на плавающий источник питания на землю-землю, но на самом деле он не был жестко привязан к земле. Без него плавающий источник питания будет где-то в пространстве (пример 15 В постоянного тока на выходе постоянного тока). Кроме того, использование понижающего трансформатора с нецентральным отводом обеспечивает изоляцию от сети переменного тока. Что касается моего вопроса из моего предыдущего поста:
Вопрос: не вызовет ли o-scope зондирование какой-либо из этих конструкций и / или любой цепи, которая будет питаться от этой конструкции питания, повсюду летать искры? Я не думаю, что это было бы, но у меня нет большого опыта с выпрямлением переменного тока (но я прочитал массу вещей и смоделировал свою конструкцию источника питания в свое удовольствие). Напряжение постоянного тока, я могу справиться с этим лучше. Моя главная цель - безопасность, потому что я хочу жить!.
Бывают ситуации, когда вы не можете подключить заземление вашего прицела к заземлению другого оборудования, например, когда это оборудование с очень высоким напряжением с собственным заземлением, которое может фактически генерировать или потреблять ток. В таких ситуациях используйте осциллограф с двойной трассировкой в ​​режиме XY, и вы сможете отслеживать разность напряжений в устройстве, не замыкая его землю.
Я не думаю, что вам нужно беспокоиться о соединении земли осциллографа с плавающей вторичной обмоткой этого трансформатора.
Хорошо. ТАК, как только мое преобразование переменного тока в постоянный будет завершено, и мне удастся получить относительно свободный от пульсаций выход постоянного тока, скажем, 15 В. Затем я могу с уверенностью предположить, что мой «источник питания» постоянного тока плавает. Однако как мне убедиться, что этот плавающий источник питания не перейдет на другой уровень напряжения? Я хочу сказать: у меня будет 15 В постоянного тока, но где в космосе будут эти 15 В постоянного тока? ТАК для этого .. мне не нужно ссылаться на возврат постоянного тока на землю через колпачок (или резистор, который вы исправили ранее ..)
Где в космосе: это хороший вопрос. Когда вторичная обмотка обесточена, где она тогда по отношению к земле? Это зависит от того, какое электрическое поле существует между ним и близлежащей землей. Это может быть почти ничего, или это может быть высоко. (Предположим, вы носите резиновые подошвы и третесь ногами о ковер, а затем прикасаетесь к вторичной цепи. Где же она тогда в космосе?)
Теперь, независимо от того, где находится эта цепь вторичной обмотки, каков эффект, когда напряжение индуцируется в ней первичной обмоткой? Это наведенное напряжение не может увеличить общий уровень напряжения. Происходит то, что внутри цепи происходит локальное разделение зарядов. Таким образом, получается, что один конец катушки качается положительно, а другой - отрицательно.
Я не хочу показаться глупым, но я не совсем понимаю ваше объяснение. Позвольте мне перефразировать: чтобы убедиться, что мое заземление относится к «0 Вольт», разумно ли связать мой возврат постоянного тока с Землей через отдельное соединение? Имейте в виду, что я стремлюсь к безопасности и к тому факту, что этот блок питания будет использоваться для питания различных макетных схем и т. д. Это будет универсальный настольный блок питания (изолированный от сети из-за нецентрального понижающего трансформатора) и также имейте в виду, что я буду исследовать его с помощью моего осциллографа, заземленного на землю, и я не хочу избавляться от его заземления.
Заземление блока питания своими руками
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v