Jump to content

    
Sign in to follow this  
Siluan

Нужна ли гальваническая развязка, максимальные токи утечек.

Recommended Posts

Добрый вечер!

Решил углубиться в изучение вопросов безопасности устройств работающих в силовой преобразовательной технике.

Анализируя отечественные устройства разработанные после 2000-го года, в основном для изоляции в больших количествах используют оптроны. В зарубежных оптроны есть, но не так много, в основном высокосторостные. Долго удивлялся когда не нашел оптронов гальванической развязки в регулируемом тиристорном выпрямителе DC BUS мощного частотника. В качестве изолятора 3 шт 2 МОм ных резистора! В отечественном девайсе в этом месте 6 оптронов с пазами в плате под ними. Помнится даже в каком то описании упоминалось про эти 2 МОм. Также современные микроконтроллеры имеющие аппаратный ZCD предполагают непосредственное подключение к сети через те же 2МОм, ни в одном мануале нет применения с оптронами.

А вопрос у меня такой, какими отечественными и зарубежными стандартами руководствуются проектировщики силовой электроники, в вопросах касаемых гальванической изоляции. Я понимаю, что можно ставить оптроны руководствуясь очевидными вещами, но хотелось бы подойти с научной точки зрения. Да и тем более лишняя опторазвязка на дешевых оптронах, это внесение задержек в сигнал, лишняя емкость, ненормируемые утечки, потребность в DC-DC.

Edited by Siluan

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 минут назад, Siluan сказал:

тиристорном выпрямителе DC BUS

Это неизолированный БП.

 

15 минут назад, Siluan сказал:

микроконтроллеры имеющие аппаратный ZCD предполагают непосредственное подключение к сети

Нет, предполагают подключение к вспомогательной обмотке.

 

И оптроны, вообще-то, есть не в каждом первом БП — в миллиардах БП АТХ применялись контроллеры на вторичной стороне, а на первичной были лишь силовые транзисторы, управляемые через трансформаторы, т.е. оптронов ноль.

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 minutes ago, Plain said:

 

10 minutes ago, Plain said:

Это неизолированный БП.

Не совсем так, эта плата ПЧ имела свой трансформаторный блок с обмотками на 5, 12 и 24 В. Но связь схемы, питающейся через эти обмотки с силовой сетью 0,4 кВ, шла через резисторы 2 МОм. И регулирование напряжения управления 0...5 на плавный заряд конденсаторной батареи шло без развязки с другой платы, имеющей свое питание. Замли у этих плат общие, физически развязки в виде оптронов нет.

Трансформатор для ZCD это конечно правильно, но последние тенденции направлены на их вытеснение, и как вариант связи высокомегаоммный резистор.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Siluan сказал:

какими отечественными и зарубежными стандартами руководствуются проектировщики силовой электроники, в вопросах касаемых гальванической изоляции

В российских и европейских отечествах - IEC 60065, IEC 60950 и др. (в зависимости от области применения изделия). А в других зарубежных отечествах могут быть свои стандарты безопасности.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 hours ago, Siluan said:

Анализируя отечественные устройства разработанные после 2000-го года, в основном для изоляции в больших количествах используют оптроны.

 

Оптроны для электробезопасности не имеют проблем. Вот что пишут по этому поводу:
"Наибольшую электрическую прочность имеют оптические изоляторы, поскольку в них излучающий светодиод может располагаться на значительном расстоянии от фотоприемника. Однако микросхемы этого типа наиболее чувствительны к уровню электромагнитных помех. Кроме того, электрооптические приборы со временем деградируют, что может стать причиной отказа преобразователя. Изоляция с помощью индуктивных элементов хорошо себя зарекомендовала, однако эти микросхемы чувствительны к внешнему магнитному полю и имеют достаточно высокую стоимость. Поэтому в опорном проекте CRD-22DD12N были использованы более дешевые изоляторы UCC5350производства Texas Instruments, с емкостной связью, обеспечивающей наименьшую задержку при передаче сигнала управления."
В ремонт много раз поступали блоки питания, работающие в непрерывном режиме более 20 лет. Применялись оптроны типа PC817, деградации не заметил, менялись в основном электролитические конденсаторы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Связь через 2МОм резисторы -- является квазигальванической развязкой, при этом резисторы должны обеспечивать соответствие по рабочему напряжению, оно простых резисторов обычно порядка 200В (1206 и крупнее). Поэтому должны использоваться либо высоковольтные резисторы, либо по два или несколько последовательно включенных.

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 часов назад, 2expres сказал:

Однако микросхемы этого типа наиболее чувствительны к уровню электромагнитных помех.

...

Поэтому в опорном проекте CRD-22DD12N были использованы более дешевые изоляторы UCC5350производства Texas Instruments, с емкостной связью

Вот уж парадокс... Оптопары, оказывается, "наиболее чувствительны к уровню электромагнитных помех". Наверное, помехи прямо фотоны внутри оптронов генерируют.

А дешёвые изоляторы с емкостной связью - не чувствительны. ЧуднО.

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, vladec said:

Связь через 2МОм резисторы -- является квазигальванической развязкой, при этом резисторы должны обеспечивать соответствие по рабочему напряжению, оно простых резисторов обычно порядка 200В (1206 и крупнее). Поэтому должны использоваться либо высоковольтные резисторы, либо по два или несколько последовательно включенных.

Так и есть,эти резисторы размером с отечественный 1 Вт С2-23.

Если на вскидку, в промышленной электронике (бытовую и медицинскую технику не рассматриваем), каким должно быть сопротивление "утечек" например между цепями управления и шиной DC BUS или трехфазной силовой сетью. Для электрических машин нормируется не менее 1 МОм на 1000 В (это 1 мА по постоянному току), но это не совсем тот параметр (для электрических машин это токи утечки обмотка-корпус или обмотка-обмотка). 

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 часов назад, Siluan сказал:

 каким должно быть сопротивление "утечек"

Очевидно таким, чтобы в любой ситуации остаться сопротивлением, оптрон — оптроном, трансформатор — трансформатором, и т.д. Без дополнительных компонентов защиты, такого результата не получить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, Herz said:

Вот уж парадокс... Оптопары, оказывается, "наиболее чувствительны к уровню электромагнитных помех". Наверное, помехи прямо фотоны внутри оптронов генерируют.

А дешёвые изоляторы с емкостной связью - не чувствительны. ЧуднО.

Понятно, что светодиод и фотоны не чувствительны к помехам. А в фототранзисторе протекают микро токи и он может реагировать на помехи. Удивился  "дешёвыми" UCC5350.

Я привел это, чтобы показать, что есть 3 типа гальванической развязки- оптическая, трансформаторная и емкостная. Автор предлагает четвертый тип-резистивную.

Не вижу ни одного плюса. Ни по безопасности, ни по чувствительности к помехам, ни по быстродействию. Стоимость тоже будет высокой, если собрать на рассыпухе.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, Herz said:

Вот уж парадокс... Оптопары, оказывается, "наиболее чувствительны к уровню электромагнитных помех". Наверное, помехи прямо фотоны внутри оптронов генерируют.

А дешёвые изоляторы с емкостной связью - не чувствительны. ЧуднО.

Приемная часть оптрона - усилитель фототока - вещь безусловно чувствительная к помехам. Емкостные, трансформаторные изоляторы, как правило, работая по принципу  модулятор-демодулятор, конечно же гораздо помехоустойчивей в этом смысле

Share this post


Link to post
Share on other sites
22 минуты назад, iDiode сказал:

безусловно чувствительная к помехам

Условно, потому что в подавляющем большинстве, экранирование жабоудушено, в лучшем случае экран имеется лишь на приёмной стороне.

Share this post


Link to post
Share on other sites
46 минут назад, iDiode сказал:

Емкостные, трансформаторные изоляторы, как правило, работая по принципу  модулятор-демодулятор, конечно же гораздо помехоустойчивей в этом смысле

Вот я сильно сомневаюсь, что емкостные - "конечно же"...

19 минут назад, Plain сказал:

в лучшем случае экран имеется лишь на приёмной стороне.

А зачем он на передающей? Светодиод экранировать какой смысл?

51 минуту назад, 2expres сказал:

Автор предлагает четвертый тип-резистивную.

Этот тип не может считаться гальваноразвязкой по определению.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Мне представляется, что чувствительность к ЭМ-помехам у оптопары весьма несимметрична. И наводка на чувствительный приёмник-фототранзистор проблематичнее, чем на светодиод, включенный в низкоимпедансную цепь. Потому передатчику и мало что грозит, ИМХО.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this