Mengapa penting untuk catu daya listrik diisolasi?

Di semua catu daya komputer dan catu daya lain yang telah saya pisahkan, saya perhatikan mereka sepenuhnya terisolasi dari listrik. Isolasi galvanik melalui transformator, dan sering isolasi optik untuk umpan balik. Biasanya ada celah yang sangat terlihat di jejak antara sisi primer dan sekunder, setidaknya 8mm. Mengapa penting agar persediaan ini diisolasi?

Karena pasokan listrik sangat tidak dapat diprediksi, dan dapat melakukan segala macam hal di luar spesifikasi nominalnya, yang dapat merusak komponen atau setidaknya mematahkan asumsi desain nominal. Desain non-terisolasi juga memiliki semua voltase yang dirujuk ke salah satu konduktor utama, yang mungkin atau mungkin tidak memiliki hubungan yang berguna / aman dengan potensi lain di lingkungan Anda (misalnya bumi / tanah, misalnya).

Jika satu-satunya barang di sisi tegangan rendah adalah elektronik yang tidak dapat diakses, maka persediaan yang tidak terisolasi baik-baik saja - mereka cenderung jauh lebih murah / lebih sederhana daripada persediaan yang terisolasi, dan banyak peralatan rumah tangga menggunakannya. Bahkan hal-hal seperti televisi digunakan untuk bekerja seperti ini, jika Anda kembali ke sebelum waktu ketika mereka memiliki koneksi video / audio eksternal. Koneksi antena adalah satu-satunya soket eksternal, dan itu kapasitor-terisolasi.

Jika seorang manusia atau peralatan pihak ke-3 perlu terhubung dengan sisi tegangan rendah dari desain Anda, maka suplai terisolasi keduanya memberi Anda penghalang yang jelas di mana tegangan berbahaya tidak akan lewat, bahkan dalam kasus kegagalan komponen, dan itu berarti sirkuit Anda sekarang 'melayang' relatif terhadap listrik. Pada gilirannya, itu berarti Anda dapat mengatur agar semua elektronik beroperasi di dekat potensi tanah, dengan semua peralatan yang saling terhubung memiliki setidaknya referensi tegangan yang sama untuk digunakan.

Jawaban singkat (oooh, ini pelesetan, tunggu dulu ...): keamanan. Apa efek pendek dari 240V atau lebih tinggi untuk ... well, something, be? Perangkat tegangan rendah? Mati! Rumah? Semangat! Gugatan? Tertunda! Isolasi setidaknya membuat langsung singkat untuk tegangan dinding tidak mungkin dan tidak langsung pendek kurang berbahaya dan kurang mungkin. Misalnya, jika tegangan dinding benar-benar menggoreng segala sesuatu di satu sisi transformator Anda memiliki transformator yang tidak berfungsi. Transformator yang tidak berfungsi berarti tidak ada kopling dan tidak ada tegangan di sisi lain, jadi tidak ada kerusakan. Plus ada lebih banyak opsi perlindungan untuk sisi tegangan rendah (bagaimanapun, opsi perlindungan lebih murah).

Saya dapat memikirkan beberapa hal:

• Membantu mengisolasi output dari peristiwa tingkat garis yang berbahaya (sambaran petir, lonjakan, dll.) Karena sebagian besar transformer step-down dalam pasokan listrik komersial
• Memungkinkan Anda menggunakan sasis peralatan sebagai pelindung keselamatan, dengan membumikannya (konduksi apa pun dari listrik ke sasis akan memicu pukulan sekering atau perjalanan pemutus, dengan cepat melepaskan kesalahan)
• Memastikan bahwa ada margin yang cukup dalam desain untuk mencegah arc-over dari primer ke sekunder bahkan di bawah lingkungan yang kurang bersih (debu toner adalah penghalang celah yang sangat buruk)
• Mengurangi 'kekakuan' dari sumber listrik - transformator kecil akan jenuh lebih cepat daripada listrik, yang juga memiliki efek mendorong arus primer lebih tinggi dan mengaktifkan beberapa jenis alat pengaman (sekering, pemutus, dll.)
• Organisasi regulator memerlukannya di sebagian besar aplikasi: IEC 60950, CSA C22.2, dll.

Selain masalah keselamatan yang disebutkan, ada juga masalah praktis: bahkan jika ada yang tahu bahwa lead pasokan AC netral akan selalu berada di potensial tanah, akan sulit untuk merancang pasokan DC tegangan rendah transformerless yang menarik arus sama pada dua bagian dari setiap siklus saluran tanpa sisi DC memiliki ayunan tegangan mode-mode yang signifikan relatif terhadap jalur pasokan netral. Bahkan jika tegangan berayun pada "tanah" yang terbuka akan cukup rendah untuk tidak menimbulkan risiko sengatan listrik, menghubungkan pijakan sisi DC dari perangkat yang berbeda masih dapat mengganggu perilaku mereka.

Menggunakan transformer untuk mengalirkan suplai sebenarnya tidak lebih sulit daripada membuat ground DC bertepatan dengan suplai AC netral. Sebenarnya tidak ada kerugian untuk memiliki persediaan DC tegangan rendah yang melayang relatif terhadap kedua sadapan input daya, dan dalam praktiknya, arde DC yang diikat ke netral AC akan menimbulkan beberapa bahaya keselamatan yang tidak perlu. Argumen-argumen itu bersama-sama membentuk argumen yang cukup menarik untuk mengisolasi pasokan DC tegangan rendah dari saluran AC.

Kami tidak dapat mengandalkan salah satu konduktor pasokan yang aman karena beberapa alasan.

1. Di beberapa negara, Anda tidak dapat bergantung pada konduktor mana yang aktif dan mana yang netral karena soketnya tidak terpolarisasi, karena installer tidak terlalu memperhatikan polaritas atau karena penggunaan ekstensi / adaptor yang mungkin tidak mempertahankan polaritas dengan benar adalah hal yang biasa. .
2. Kabel dapat putus, jika kabel netral putus dan ada beban pada sistem maka kabel netral akan naik ke volt listrik.
3. Bahkan dalam operasi normal dengan polaritas yang benar ada tegangan pada netral karena volt drop. Meskipun tegangan rendah, impedansinya juga sangat rendah, sehingga bisa menjadi risiko kebakaran.

Sebagai akibat dari standar alat modern ini umumnya memperlakukan konduktor hidup dan netral sebagai berpotensi berbahaya. Ini membuat vendor alat memiliki dua opsi utama untuk melindungi penggunaannya.

1. Melindungi dan menyentuh semua bagian listrik, yang berfungsi baik untuk perangkat sederhana tetapi tidak terlalu praktis untuk hal-hal seperti komputer dengan banyak port yang dapat diakses pengguna.
2. Tempatkan penghalang isolasi di catu daya sehingga bagian tegangan rendah aman untuk disentuh.