Informazioni sull'autore: Jim Jiang
Fondatore di Seming, Chief Product Designer con 20 anni di esperienza.
Specializzata nella personalizzazione, nell'innovazione e nelle soluzioni di illuminazione per la fotografia, l'illuminazione di bellezza, gli strumenti di bellezza e altro ancora.
I LED sono ormai importanti nel mercato dell'illuminazione. L'elevata luminosità, il basso consumo energetico, la lunga durata, l'avvio rapido, il basso consumo energetico, l'assenza di stroboscopia e la minore propensione all'affaticamento visivo ne fanno un fattore importante per i consumatori. Nel settore dei driver LED, isolamento e non isolamento sono probabilmente i due termini più comunemente sentiti. Ma cosa sono? Come possiamo distinguerli rapidamente?
Circuito lato inferiore
È possibile distinguere tra isolati e non isolati vedendo a colpo d'occhio il circuito del lato inferiore! Per i driver a led isolati, non c'è alcun circuito sotto i trasformatori sul lato inferiore, perché il lato di ingresso e di uscita è isolato. È possibile vedere le immagini seguenti.
Quali sono le differenze tra loro?
Isolamento
L'isolamento in termini di convertitori CC/CC si riferisce all'isolamento galvanico, il che significa che non esiste un percorso di conduzione metallico/diretto tra due parti del circuito. L'isolamento presenta sempre una barriera tra lo stadio di ingresso e quello di uscita e può essere necessario per la funzionalità del circuito, per la sicurezza o per entrambi. Il processo di conversione del trasformatore è: elettrico-magnetico-elettrico, non collegato alla terra, quindi non c'è pericolo di scosse elettriche.
Perché utilizzare un alimentatore isolato?
Gli alimentatori isolati sono una parte fondamentale del controllo del trasferimento di elevate quantità di energia e della creazione di elettronica sicura per il contatto umano. È possibile utilizzare un alimentatore isolato per:
Semplificare la progettazione e l'uso: Molti dispositivi, come computer e TV, hanno componenti sensibili che beneficiano di un flusso di energia più controllato. Pur richiedendo un maggior numero di componenti, gli alimentatori isolati possono aiutare i progettisti e gli ingegneri a soddisfare facilmente queste richieste di correnti controllate. Inoltre, possono semplificare l'uso del prodotto finale, eliminando i requisiti di formazione speciale.
Rispetto delle normative e degli standard di sicurezza: Organizzazioni governative e industriali, come la Commissione elettrotecnica internazionale (IEC), l'Organizzazione internazionale per la normazione (ISO) e Underwriters Laboratories (UL), spesso richiedono l'isolamento per determinati prodotti. Tali normative possono delineare determinati tipi o gradi di isolamento a seconda del rischio e del tipo di prodotto.
Interruzione dei loop di massa: i loop di massa si formano quando due dispositivi si collegano tra loro e alla terra attraverso percorsi diversi. Possono interrompere il flusso di corrente e creare rumore o interferenza. L'isolamento può interrompere questi loop e viene spesso utilizzato per circuiti sensibili al rumore.
Creazione di un'uscita flottante: Le uscite flottanti non sono collegate a terra e non fanno riferimento a un'altra uscita. Molti prodotti utilizzano uscite flottanti per aumentare la sicurezza. Altri, come gli aerei, necessitano di uscite flottanti perché una connessione a terra è impossibile. Collegando un terminale a un altro nodo del circuito per fissarlo a quella tensione, le uscite flottanti possono anche invertire o spostare l'uscita lungo il circuito.
Non isolato
In generale, i convertitori non isolati sono meno flessibili nell'uso rispetto ai loro cugini isolati. La differenza principale è che un convertitore non isolato non ha un trasformatore e non richiede alcuna separazione fisica tra ingresso e uscita, quindi questo in genere li rende più piccoli e leggeri. Migliora anche l'efficienza poiché non ci sono perdite del trasformatore da prendere in considerazione. Questa riduzione del BOM significa che i convertitori non isolati tendono ad avere un costo inferiore. Il circuito non isolato viene aggiunto direttamente al carico LED dopo che la potenza di ingresso è stata applicata tramite il buck-boost e c'è il rischio di scosse elettriche.
Perché utilizzare un alimentatore non isolato?
Sebbene non abbiano le caratteristiche di sicurezza di un alimentatore isolato, gli alimentatori non isolati offrono altri vantaggi, come vantaggi in termini di velocità e design. Quando sono montati su scheda vicino al carico, possono essere chiamati alimentatori point-of-load, che aiutano a ridurre le tensioni in ingresso elevate a quelle più basse. Posizionare un alimentatore non isolato a valle di un alimentatore isolato può aiutare ad alleviare alcuni problemi di sicurezza.
Poiché non richiedono componenti aggiuntivi di un'alimentazione isolata, le unità non isolate possono offrire:
Design più compatti: i sistemi non isolati non necessitano di componenti come trasformatori e fotoaccoppiatori, che consentono ai progettisti di realizzare alimentatori più piccoli. Potrebbero essere necessari quando lo spazio è limitato. Gli alimentatori non isolati tendono anche a offrire frequenze di commutazione più elevate, il che può rendere alcune parti, come condensatori e componenti magnetici, più piccole, riducendo ulteriormente le dimensioni dell'unità.
Risparmio sui costi: senza questi componenti aggiuntivi, un alimentatore non isolato può essere più conveniente. Una ragione significativa per la riduzione dei costi deriva dalla sostituzione di un trasformatore con un induttore. I trasformatori devono spesso essere realizzati su misura, mentre gli induttori sono più facili da acquistare in commercio. Livelli elevati di isolamento possono anche aumentare i costi di un'alimentazione isolata, di cui le unità non isolate non hanno bisogno.
Funzionamento più efficiente: anche gli alimentatori non isolati presentano un vantaggio in termini di efficienza. L'assenza di barriere di isolamento fornisce controllo e monitoraggio diretti dell'output, consentendo prestazioni e regolazione migliori. Inoltre, poiché sono più piccoli, gli alimentatori non isolati possono essere posizionati più vicini al carico, il che aiuta a ridurre al minimo gli effetti negativi sulla linea di trasmissione.
Sintesi
L'isolamento è una caratteristica molto utile all'interno delle soluzioni di alimentazione in quanto è in grado di garantire un funzionamento sicuro, ridurre il rumore/loop di terra e consentire flessibilità nel modo in cui le linee di tensione sono configurate l'una rispetto all'altra.
Tuttavia, laddove è possibile utilizzare convertitori non isolati, i progettisti possono trarre vantaggio da dimensioni più piccole, maggiore densità di potenza, migliore efficienza e costi inferiori.
Anche se i driver isolati saranno più costosi e meno efficienti, sono però più sicuri e affidabili. Quindi Seming usa sempre driver isolati nelle sue lampade.
