題:
設計自己的電源值得還是安全?
Varech
2020-01-29 01:26:19 UTC
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我目前正在基於Raspberry Pi構建具有某些功能(在此處討論過的功能)的某種遊戲機,現在我正在為該項目使用Meanwell電源。

但是,我當時想或早或晚設計PCB而不是為電源板和arduino uno接線,因為如今用KiCAD設計然後打印從中國寄出的&可能非常便宜。 因此,製作一個帶有用於I / O,測量等的微控制器的板,以及一個電源板,以使所有系統嵌入式。

值得麻煩嗎?據我所知,變壓器,橋式整流器和帶有多個LM2596的電路或其他開關電源IC產生3.3V,5V和12V的電源似乎並不難,但是除了觸電的風險之外還有其他缺點嗎?/ p>

編輯:這僅供我個人使用,我不會大量生產或出售!

這不是完全由您決定嗎?從我的角度來看,設計遊戲機不值得麻煩,但顯然不值得您麻煩。至於安全性-再次取決於您對自己在做什麼的了解。
您打算出售這些設備嗎?如果是這樣,您將如何認證目標市場的電源?僅此一項就可以讓您停止自己的建設。
根本沒有出售,僅供我個人(當然還有朋友/家人)使用。 @EugeneSh:設計它,接線,編碼輸入和監測溫度會很有趣,我知道購買NUC可能會花費更少的時間
然後去吧。您會學到很多。
添加DC桶形插孔和旁路跳線,以便在某些電源電壓無法正常工作時(由於開關轉換器對佈局敏感),可以插入一些AC-DC壁式電源適配器。
使用壁式電源適配器降壓至12V。從那裡到3V和5V有很多值得學習的地方,而不必擔心觸電和火災危險。
設計AC-DC線路供電的開關穩壓器的人沒有做任何其他事情。他們確切地知道如何設計它們,以使其工作,通過安全要求並且價格便宜。對我來說,這很容易。我總是會購買電源並通過低壓直流電為設備供電。您建議的電源類型,以及變壓器/整流器/電容器/線性穩壓器...這種電源類型已經過時了很多年。
一種方便的選擇是使您的項目使用筆記本電腦供電。似乎總是有多餘的筆記本電腦用品隨處可見。如果這樣做,它可以接受18-25V的任何電壓,則幾乎可以使用任何筆記本電腦電源來運行項目。您仍將獲得一些設計所有降壓轉換器以從18V降至所需電壓的電力電子經驗。
不,這是最好的答案,這是不值得的。除非目的是讓您學習,否則不要這樣。關於“是否安全..”這個問題的答案也不是,您這樣做並不安全,因為如果您具備安全地進行操作的必要知識,那麼您根本不會問這個問題。對於設計生活用電源的工程師來說,這樣做當然是安全的。
*僅供我個人使用(當然還有朋友/家人)*-考慮這些朋友/家人的用戶體驗。假設電源中的某物消失了。如果您使用現成的現成電源,您的朋友就可以購買一個新的(或使用他們可能已經從另一台設備獲得的兼容電源)。如果您將電源設計為產品不可或缺的一部分,那麼現在他們必須讓您修理或更換電源,這可能很麻煩或很耗時。
十二 答案:
Cristobol Polychronopolis
2020-01-29 01:50:23 UTC
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如果您要建造一些供個人使用的設備,那我就不值得,除非您的目標之一是學習電源設計技術和原理。即使這樣,為了安全起見,使用壁式疣將您的線路轉換為12VAC也要安全得多。

如果您打算將其投入生產,則應首先考慮您的量。開發成本中的絕大部分將是將其插入牆壁所需的安全性和一致性認證,這可能需要花費數千美元。即使這樣,您仍將很難將商品OTS供應的成本性能與您的小批量定制設計相匹配。

如果只是為了玩一個簡單的系統,我想壁疣將是完美且具有成本效益的,但是正如您所說,目標之一也是學習電力電子學和PCB(自從工科學校開始我就沒有實踐過)
然後至少要有一個交流壁式疣,才能將交流電壓降低到安全水平。並請記住保持電流循環緊密!
@CristobolPolychronopolis這是一個好主意。使用AC-AC壁式疣。或者是AC-DC壁式疣,後面是他的開關。
“這可能會花費數千美元” ..根據認證以及您是否想要自我認證或同等認證(在歐洲),哪個可能會花費數十萬甚至數十萬美元。
τεκ
2020-01-29 02:52:52 UTC
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即使對於大眾市場的消費類設備,通常也值得不設計定制電源,甚至將現成的電源集成到設備中。搭配外部電源可以使您不必設計&認證的設備即可避免電擊危險,一旦這樣做,您不妨使用商用的現成外部電源。

對於您自己的愛好項目,它是否值得取決於您要實現的目標,以及它是否安全取決於您在設計和測試設備時採取適當的安全預防措施。

Ken Grimes
2020-01-29 01:47:02 UTC
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設計和實現離線電源確實很危險,因為主電源上的110/220 V電壓和整流後的直流電壓可能具有致命的危險。除了電擊危險外,還需要注意通行和保護措施。

我會建議沒有相關主題的人購買電源,例如您的Meanwell電源。另一種選擇是便宜的PC /筆記本電腦/手機電源,它將為您提供安全的DC電壓,您可以將其轉換為適合您的應用。

如另一條評論中所述,我的目標是學習電力電子學,但是我想知道這樣的任務是否非常艱鉅或存在法律問題,我看到很多業餘愛好者在使用微控制器設計PCB而不是自己的電源
@Varech這是因為項目通常需要處理很多事情,到結束時,您會很累,所以您需要購買另一個電源。例如,對於您的項目,您不僅要讓一個切換器工作,還要嘗試讓三個切換器工作。
在您的問題中,您說過您的目標是構建遊戲機。學習電力電子是另一個項目,它本身就是另一個主題。這確實很困難,在使用電源電壓時必須格外小心。 沒有很多業餘愛好者自己做PS,因為在電力電子學中,犯錯的代價非常高。在低壓電子產品中,成本較低,因此您可以邊做邊學(錯誤)。
hotpaw2
2020-01-29 06:41:47 UTC
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35年前或更早以前,幾乎每個套件無線電和電子愛好項目都需要構建某種線性電源。二極管電橋,甚至真空管半波。例如,大多數Apple 1都有兩個大型變壓器。我們中的許多舊計算機愛好者,工程師和科學家仍然活著。

買一些盆栽模塊的知識不多。

在處理交流電源電壓時,您必須遵循更安全的構造和安全實踐規則。確保您學習並遵循它們。

是的,但是,如果按照說明進行組裝,則Heathkits會通過UL認證。根據NEC 110.3(B)的指示,必鬚根據說明使用設備,這是有道理的,因為當UL列出某項物品時,他們僅對與說明合理匹配的用途進行安全測試。
Mark B
2020-01-29 10:36:06 UTC
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當然,您可以購買電源,但是,如果您想學習並且業餘時間不成問題,請嘗試使用電源。製造商的規格表具有大量信息,並且經常是參考設計。如果您需要更多的電源,則臨時解決方案或工作台解決方案是使用舊的PC電源,然後對啟動程序進行熱線連接,並記住某些電源在運行之前需要負載。

如果您使用自己的開關模式電源,請使用優質的保護帽。大約10到15年前,由於電解質配方較差,大量廉價的電容無法承受高頻開關。我看到了從數碼單反相機到服務器主板再到顯示器的所有東西,並且蓋子頂部都在膨脹。剛修好了(在我的車庫長椅上)一個無法打開的優質的600美元自供電揚聲器,這對初創公司ckt來說是不合理的。垃圾填埋場必須裝滿幾乎能正常工作的設備,因此製造商可以在零件清單上節省25美分,而我所說的是頂級品牌供應商。

使用一些保險絲,以防萬一短路,以免引起火災。如果負載短路,請使用負載保險絲,以節省零件。當我看到穩壓器燒毀並且保險絲仍然完好後,它使我喪命,總是想知道是誰指定的?您需要的很少的功率不應產生任何嚴重的熱量,但是由於這是您的愛好,因此請使用帶有少量導熱膏的寬大的散熱器。

您可能會驚訝於蝕刻自己的電路板和安裝自己的零件有多麼容易。即使您確實訂購了用於蝕刻和鑽孔的電路板,也仍然可以將零件焊接到自己身上。然後,如果您有一個溫度控制的熨斗,可以在小型工作中保持600華氏度/在大型接頭處保持700華氏度,則可以準備好進行維修,一些小尺寸/形狀的烙鐵頭,烙鐵頭清潔海綿,助焊劑,吸錫器,一些SN63優質焊料,一些金屬牙科工具以及帶夾鉗的小型虎鉗。用酸刷和無水異丙醇清潔電路板以清除助焊劑殘留物。好的焊點的側面略微凹陷。只有業餘愛好者相信“斑點越大,工作越好。”

我不用擔心線路(市電),我只是在打開電源之前先拔掉插頭。為了安全起見,您不會有任何需要放電棒的大電容,但可以放入一些真正的高阻值電阻作為排泄負載。這些是多千伏電源中必不可少的。

我記得小時候有一條模型鐵路,上面有一個容易打開的電源調節器,線路電壓流向了橋式整流器。被告知那很危險,並相信我的父親。一點常識就足夠了,現在,我會使用熱收縮來避免麻煩。

由於這是一個遊戲,可能有孩子或非技術人員,所以您可能想要一個很難打開的盒子。至少要讓他們帶起子。 自從我還是個小伙子以來,時代(和律師)已經發生了變化,所以我永遠也不會將房屋建造的物資交給可能不了解風險的其他人。

哇 !非常感謝您提供詳細的答案!對於我想焊接的電路板,是的,因為我沒有材料,所以鑽孔和蝕刻更加困難,或者所需的化學物質對我的公寓而言並非易事。 我會應用您的建議!
Bruce Abbott
2020-01-29 02:27:20 UTC
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據我所知,變壓器,橋式整流器和帶有 幾個LM2596或其他開關電源IC產生3.3V,5V 和12V似乎很難製造,但是除了遭受電擊的風險之外還有其他缺點嗎?

線性電源的製造非常簡單,如果您正確地將電源側絕緣並將其與低壓側分開,則遭受電擊的風險很低。在次級側,您可以添加開關或線性穩壓器以產生所需的電壓。

主要缺點是體積和重量。可能不是問題,這取決於設備內部有多少空間。如果是這樣,那麼您可以做許多商業產品做的事情-在上面放一個電源插孔,然後插入一個外部變壓器。如果您有空間,則將橋式整流器和濾波電容器放入設備中,然後可以使用交流電或直流電為其供電。

從正面看,您可以輕鬆定制電源以滿足自己的需求,並且您可以通過一些舊設備重新配置電源適配器或變壓器,以節省資金。為您便宜,對環境更好!

體積,重量和熱量。當您容忍一切時,您可能最終會給線性穩壓器帶來不舒適的高輸入電壓,因此必須處理大量熱量。
@mkeith如果設計不正確,則不行。對於小電流,請使用線性穩壓器;對於大電流,請使用線性穩壓器。產生剛好足以完成工作的未穩壓電壓,並“超大”整流器和平滑電容。提供足夠的散熱能力。更大的體積意味著零件可以消耗更多的功率,但仍能保持較低的溫度。我設計了許多線性電源,它們可以在不發熱的情況下提供高功率。許多商業線性電源設計得很醜陋。
我相信你,布魯斯。但是,當我查看輸入交流電壓範圍,變壓器容差以及其他所有因素時,線性調節器似乎需要散發大量熱量。當然,如果您在整流後使用切換器,那麼問題就更少了(基本上不是問題)。
Harper - Reinstate Monica
2020-01-29 18:09:25 UTC
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這就是在現實世界中的運作方式。

選項1:使用已經通過UL認證的Wall-Wart。

您設計產品的DC端,並將其連同一些壁疣一起包裝到UnderWriter的實驗室進行測試。 UL認為壁疣已被UL列出,因此不作進一步調查。它們專注於設備的低電壓行為。這不僅是形式上的問題,但因為您使用的是RU列出的組件,所以它並不會令人沮喪。它運行很快,而且並不昂貴。

它也很快,只有很少的人參與,這有助於商業秘密材料/競爭對手/媒體的洩漏。

然後您要修改產品。這會使UL列表無效,因此必須返回另一個審批週期。 UL詢問“相同的壁疣?”你說“是的”。不可怕

選項2:將電源集成到整個產品中。

您可以使用集成的120V / 230V電源設計整個產品,從堅果到堅果。您將其打包給Underwriter's Laboratories,因為如果沒有UL認證,就無法在美國出售。*然後,UL將其拆開,並進行酷刑測試,以檢驗其與乾線電源相互作用的方式,包括以各種方式挑釁。 120 / 230V主電源可以將其放置在您的電路板上,將其浸入水中,yada yada。

他們真的停下來了,很多人進行了很多類型的檢查。這需要一段時間,因此所有這些人都是產品安全風險。

然後,它們使您無法通過一堆物品,這些物品大多與電源有關(您從未想過有人將紙夾插入通風孔中),然後您必須進行重新設計和重新設計,反复沖洗。終於,您有了證書並且正在發貨。

然後您要修改產品。這會使UL列表無效,因此您需要再次進行電源測試。


這就是為什麼電源磚/牆疣在製造商中如此受歡迎。

對於修補匠,這意味著如果您站在牆角疣的一側,就不會有太大的安全顧慮。




*除非您a)直接從中國發貨,或b)從中國直接發貨到國內的直接托運人,例如Amazon Prime / Fulfillment。不管是哪種方式,您都是通過海關,而海關實際上並沒有檢查不安全電氣產品的專業知識(這是他們擔心的最少的問題),並且您還使最終用戶成為進口商,從而逃避了進口商的責任。您。如果您不在美國或歐盟監管機構的支持範圍內,這將非常有用。

Ralph Bolton
2020-01-29 18:24:09 UTC
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要嘗試擴展一些答案...

首先,如果您要談論的是低壓PSU(例如,需要12V或24V的電壓並推出12、5、3.3等的東西-那麼我想值得您自己做,儘管您可能會如今,找到可以滿足您所需功能的分線板的價格相當便宜。如今,幾乎沒有降壓轉換器,它們可以產生非常穩定,平滑的輸出(有些可以向上或向下推動)。走這條路或建立自己的道路取決於偏好和成本。假設您組裝板的時間是“免費的”,那麼可以自己做,這意味著您的項目可以有一個12V輸入插座並且您可以使用壁式電源來運行它(或通過USB充電器獲得5V的電壓並為其供電?)。對於我來說,這是我個人的偏愛-12V桶型連接器和“ Wally二極管”或USB連接器分線板-既便宜,易於購買和使用。

如果您正在談論低壓PSU的電源,那麼除非您了解PSU設計,否則幾乎是不值得的。考慮變壓器和整流器之類的東西很有趣,但是涉及很大的風險。您可能確實會感到震驚,或者實際上是炸毀了您面前的桌子上的東西,或者您可能正在準備一份補給品,認為這很好,然後一周後就把房子燒毀了,因為這根本沒有安全。除非您準備在開始之前考慮所有這些方面,否則我建議您不要這樣做。

如果您仍然熱衷於使用電源,那麼可以通過先使用中間電源來使自己更安全。也就是說,購買一個不錯的24V AC電源,然後修改您喜歡的24V。在該電壓下的風險幾乎沒有,尤其是在隔離電源的情況下。一旦掌握了一些技巧,就可以考慮將電壓等級稍微提高一點,看看如何達到目標。

正如其他人所指出的那樣,只是要努力闡明這一點(即使您說這只是供自己使用),電源的大部分成本都不是組件。這是設計以及該設計的安全認證。這些東西存在是有原因的,為什麼它們是如此的透徹-您確實可以“便宜些”,但是您想要嗎?如今,完美安全,體面的電源價格不菲,並且有許多不同形狀和大小的電源可供使用。

最初,我是嵌入式系統/儀器的工程師,因此工作電源中的大部分時間都由另一個人或團隊負責。我真的很想了解它。原因之一是控制台中的形狀是一個問題,就像我需要將盒子適應電源,螺釘等一樣,用自製的設計好的PCB可以使其完美匹配並同時學習。 我知道認證很重要,對於某種產品來說是很重要的,但是就我而言,我真的不會放棄它,如果不使用它,請拔掉插頭。
聽起來您已經說服自己冒險了。很好,但是請參見有關製作線性PSU的其他答案(例如,變壓器+整流+平滑)-這是最簡單且最不可能發生故障的方法-但又大又熱。開關電源確實很小,但是設計工作非常重要,最重要的是,您承擔的風險也更大。除非您需要大量電流,否則我敢打賭,您*可以*購買適合的現成PSU-但是,如果您要學習它,那就去買。
XC Source
2020-01-29 23:23:06 UTC
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我一直在研究從變壓器到反激式SMPS的電源,而且我創造的某些PS甚至與普通變壓器的基本電源相比,肯定也是高估/高估了。 創建“最佳,最穩定的PSU”甚至不值得,它只是花了您的時間和成本,卻花了足夠的經驗,如果您甚至沒有像我這樣的電子學位,甚至不要嘗試。請記住,輸入電壓通常超過100Vac,而在某些國家/地區則超過200Vac,一次閃光就結束了。 由於中國瘋狂的低薪工人,如今的電源價格通常僅是塵土飛揚。您可以在多種類型的電源之間進行選擇,包括基本變壓器,sms反激,帶有一些專用調節器的推挽式和可調電壓。 首先,您必須嘗試閱讀電源設計中的所有書籍/原理圖說明,如果仍然有疑問,請再次閱讀並詢問比您更了解它的人。

但是我建議您創建一種基本電源,即基本電源:IC穩壓的變壓器電源。很好玩

Peter Green
2020-01-30 00:47:41 UTC
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基於線路-頻率變壓器的傳統電源之所以易於構建且安全可靠,是因為其主要方面僅是變壓器的線路側和任何保護裝置。所有電子設備都安全地位於變壓器的隔離側。

但是,在典型的電子功率水平下,線頻變壓器體積龐大,笨重,並且空載損耗明顯。然後,您需要使用某種形式的調節器來跟進它們,這會帶來進一步的損失(特別是如果它們是線性調節器)

這就是今天為什麼幾乎所有東西都使用隔離式開關模式轉換器的原因。但是,這些設計要麻煩得多。與使用線頻變壓器的電源不同,在變壓器中,變壓器是唯一穿過隔離柵的電源,而開關模式轉換器將具有變壓器本身,以及EMI抑制電容器(為了安全起見,必須使用特殊類型的電容器) ),在某些情況下,還有一條收費的路徑(儘管有時這是由變壓器中的額外繞組提供的)。您可能還需要調試隔離柵電源側的電路,這顯然需要採取特殊的預防措施。

另一個複雜的因素是變壓器本身,據我所知,用於開關模式轉換器的變壓器通常是定制設計的,可以滿足特定電源的需求,因此很難為定制項目提供電源。

另一方面,雖然單輸出功率模塊很容易找到,並且通常情況下行為良好的多輸出功率模塊可能更難找到,並且在輕負載或交叉負載(其中一個輸出負載比另一個)。

因此,當您需要多條電源軌時,通常的折衷方案是使用商用的單電源軌隔離式開關模式電源磚,為您的一條電源軌供電(通常是最高電壓和/或最高功率的電源軌)。然後,使用非隔離式開關模式轉換器來導出所需的其餘電壓軌。

Lee the Geek
2020-01-30 03:34:34 UTC
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自70年代中期以來,我一直在製造自己的電源。這樣做的主要原因是,無論您購買什麼電源,都只是很好,而我已經看到其中有數百個出現故障。 在設計時,我至少考慮了100%的過大殺傷力。 在大多數PS設計中,過度殺傷力最大約為50%。這對我來說是不可接受的。 我什至為汽車項目製造了兩個逆變器電源。也纏繞我自己的變壓器! 您永遠可以指望的一件事是學習,對我而言,這是無價的。

Geoff Griswald
2020-01-29 22:59:45 UTC
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我將忽略觸電或電擊的危險,因為無論如何110V都是弱電,您必須非常不幸地用它來傷害自己。

也就是說,對我來說,主要的缺點是用於構建自己的電源的組件的成本遠遠高於僅使用量產的壁式充電器或電話充電器。

此外,除非您已經製作了自己的電源10年並且已經知道自己在做什麼,否則自己製造的任何東西都會嘈雜,龐大,發熱,易碎,並且需要大量的工作和測試才能正確。

如果您真的想了解有關AC / DC轉換的信息,並且想增加項目的重量,熱量,尺寸,成本和潛在的故障點,那麼可以肯定,發狂,使您自己的電源。

我個人會像其他所有人一樣從中國購買一個5美元的密封裝置,而忘了它。



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