插入电源时为 VAIO 笔记本电脑端口供电

插入电源时为 VAIO 笔记本电脑端口供电

我有一台 VAIO E 系列 (SVE) 笔记本电脑。插入充电器时,触摸 VGA/HDMI/USB 端口金属外壳会让我感到灼热。因此,我用电压表检查了一下,发现插入充电器时有 DC +1.0 V(接地)存在。我朋友的 VAIO E 系列 (VPCEH) 也是这种情况。服务中心说这是正常现象。但我不相信他们,因为戴尔 Inspiron 不是这种情况。

仅当插入电源适配器时才会发生这种情况。

有什么方法可以防止这种情况发生吗?

答案1

这是开关电源电路固有的问题。以下是该问题的完整处理方法...

开关电源

笔记本电脑充电器采用开关电源,这是目前唯一能够提供所需功率、宽范围交流输入和小尺寸/重量的技术。这些电路不是以 50/60Hz 运行的笨重变压器,而是对交流电源进行整流以产生 150V 至 380V 的直流电压。斩波电路产生频率高得多的交流电,该交流电可以通过小得多的变压器,并且可以使用脉冲控制来调节输出电压,该输出电压经过整流以提供所需的直流输出。

EMC 问题

设计师在开关电源方面面临的一个主要问题是高频干扰的产生,而这必须受到法律的限制。整流主交流电会产生干扰,因为整流二极管每半个周期从导通切换到阻断。斩波电路以数百伏电压、20kHz 以上的频率和非常短的切换时间工作以减少损耗,这在很大程度上会产生干扰,干扰可以沿着交流电线传导回来,在传输过程中辐射,并传递到可能受到干扰或发生故障的其他设备。

为了解决这些问题,设计人员使用电感器和电容器来集成滤波器,以阻止大部分干扰,并将其保持在电源电路本身内。最有效的元件是电容器:交流电源两端的 X 电容器,以及变压器输出和接地之间的 Y 电容器,或变压器输入和接地之间的 Y 电容器,具体取决于最大干扰源。由于这些电容器的故障可能导致火灾或触电,因此它们具有严格的安全认证。其他滤波元件包括有损电感器(称为扼流圈),与交流输入串联连接,以阻止来自交流线的高频电流。

保护接地

保护交流供电产品用户免受电击的基本方法有两种。

1 类设备与交流电源有 3 个连接:火线、零线和地线。地线电路在建筑物内连接到埋在地下的铜棒,并保持安全的地电位。在有零线连接的国家/地区(与 L1 和 L2 相反),零线在建筑物电源连接点处连接到地线。在设备中,地线连接到用户可以触摸的所有裸露金属表面,保护用户免遭电击。如果发生故障,例如火线从不良压接连接处掉落并接触金属外壳内部,则大故障电流会直接流向地面,使电源保险丝/断路器跳闸,保护用户免遭电击。

2 级设备与交流电源只有 2 个连接:L1;和 L2。它们没有接地。这使得连接更容易,电缆更轻,设备内部接线更容易(也更便宜)。但为了在发生故障时保护用户免受电击,带电电路和用户可能接触的任何物体之间都需要两层绝缘层。(双层或加强绝缘可以由两层独立的绝缘层组成,每层都额定为最坏情况电源电压,或者由两倍厚的单层绝缘层组成)。这里的原则是,即使一层发生故障,用户仍将受到第二层绝缘层的保护,或者在双层厚度的情况下,极不可能发生故障。

金属制成的固定家用电器几乎都是 1 类,受接地保护。便携式设备通常为 2 类,但也可以采用 2 类接地保护。功能性地球

接地漏电

每个接地设备都会有一些交流电流沿地线流动。电线之间或带电电线与接地外壳之间的微小电容允许这些交流电流流动。这些杂散电容产生的电流通常很小,但在变压器带有接地绕组屏蔽时可能会更大,这会降低 EMC 辐射,但会增加漏电容和接地漏电流。

对于接地设备,这种漏电流对用户来说无关紧要,但以下两种情况除外:1) 漏电流大到足以激活漏电保护器 (RCD) 并导致家用电源跳闸;2) 接地连接因任何原因断开。在第二种情况下,漏电流无法通过地线流向地面,而是等待用户触摸金属外壳并通过造成(通常)轻微电击来提供通路。

自 EMC 法规出台以来,设计人员面临着一个艰巨的挑战:在减少 EMC 辐射(通常使用 Y 电容器,这会增加地漏电流)的要求与维持安全合法的低漏电流水平之间取得平衡。

2 类设备中的接地漏电

由于没有接地线来连接 Y 型电容器,2 类设备的设计人员通常别无选择,只能将电容器连接到整流交流电源的一个支路。虽然整流电源两端有直流电压,但相对于地,它有半波整流交流电源电压。这会导致交流电流流过 Y 型电容器,从而提供从交流电源到电路输出的直接漏电流路径。

这就是你感到震惊的原因来自 2 线连接的开关电源的输出,特别是如果您还接触接地连接。当我将视频线从我的(2 类)机顶盒插入我的(1 类)电视时,我经常感到触电。这足以让我跳起来,但不足以引起问题。

安全限制

在大多数国家,可接受的接地漏电流限值为 3.5mA,这足以让健康人感觉到,但不足以造成任何伤害。对于可能与非常脆弱的人接触的医疗设备,限值为 100uA。

不同的设备,不同的解决方案

我怀疑你的索尼充电器有 2 针图 8电源线(2 类 IEC320 连接器),这使得您的充电器和任何连接的笔记本电脑成为 2 类设备。我的戴尔充电器有一个 3 针三叶草连接器,并包括一个接地连接,可以带走任何漏电流。这可能就是为什么我从未因连接到我的戴尔的任何东西而受到任何形式的电击的原因。

结论

具有高(但合法)接地漏电流的 2 类设备可能会让您感到刺痛,让您睁大眼睛,但不会对您造成任何伤害,只要您的病情不是危重且不需要重症监护即可。

如果您仍然担心,请让电工测试接地漏电流,并确保其安全低于 3.5mA。

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