Už se vám stalo, že nějaké zařízení vás koplo a Výrobce tvrdí (nebo, dokonce, upozorňuje na to v příručce), že je to normální? Ano, může to byt normální, ale není na tom nic příjemného a občas může byt i velmi nežádoucí. Jestli a jak se s tím dá bojovat, probereme na přikladu čínského generátoru FY3200S.
Ten jsem si kdysi pořídil jako náhradu za starý sovětský a můžu říci, že za své prachy to asi není špatná hračka. Jedna věc, která mi na něm vadila od začátku, byl nenulový potenciál jeho kostry. A, jak jsem zmínil na začátku, kopnutí proudem ačkoliv příjemné není, v reálu může udělat velkou škodu. Představte si, že potřebujete otestovat výkonový zesilovač a omylem zapojíte signálový drát jako první, a pak... to už pak bude jedno, protože zesák se na vás naštve a odejde do křemíkového nebe: stoffka voltů na vstupu ho tam pošlou opravdu okamžitě.
Takže, nejdříve se podívejme na příčiny tohoto jevu. Naprostá většina nízkopříkonových zdrojů (včetně toho, co je v mém generátoru) využívají topologii flyback, proto vezmeme ji jako přiklad a podívame se na její kostru.
Obecně je známo a platí pro každou topologii spínaných zdrojů, že bez použití zvláštních opatření produkuji dost rušení. V našem případě největší zdrojem rušení je spodní vývod primárního vinuti, napěti na kterém se skokově mění od nuly do 500…700V s frekvenci 50…500kHz. A protože mezi primárem a sekundárem trafa vždy existuje nějaká parazitní kapacita Cparaz, toto rušeni se přes ni přenáší do sekundárních obvodů, čili do zátěže. Je to tzv. soufázové rušeni, anebo rušeni mezi oběma napájecími vodiči a kostrou zařízení (common-mode noise).
Jsou metody jak tuto kapacitu snížit (především změnou konstrukci trafa, uspořádáním vinutí atd.), ale nejjednodušší metodou je přidaní CY-kondenzátoru mezi primárem a sekundárem. Jak je vidět, rušení, které se přes parazitní kapacitu dostalo do sekundárních obvodů, přes CY-kondenzátor půjde zpátky do primárního odvodu a přes blokovací kondenzátor Cbl je svedeno na primární zem. Paráda, že? To jo, rušení jsme se sice zbavili, ale teď přes tento kondenzátor střídavá složka již síťového napěti leze do sekundáru a kope nás.
Tady bych odbočil pro pár slov ohledně výše zmíněných CX- a CY-kondenzátorech. Na obrázku dole ten první je žlutý hranatý, a ten druhý – modrý kulatý.
CX-kondenzátory jsou určený pro filtraci protifázové složce rušení, neboli rušení mezi fázovým a nulovým vodiči. On, vlastně, i ten název X pochází z anglického "across-the-line" a písmeno X připomíná kříž ("cross"). Když se podíváte na výšeuvedenou kostru našeho zdroje, tak ten CX-kondenzátor je zapojený mezi fází a nulou a z hlediska filtraci rušení funguje "oboustranně": nepouští rušení ze sítí do zdroje a rušení zdroje nepouští ven do sítí.
Jsou trvale zapojené do sítí a, tím pádem, mají vydržet všechno, co se v ní může objevit. Tak kondenzátory X1 jsou určené pro třífázové rozvody a garantovaně vydrží špičky do 4kV. Pak nejrozšířenější kondenzátory X2 pro domácí spotřebiče do 230V mají vydržet do 2,5kV.
Zároveň na ně kladené požadavky nevznícení v případě poruchy a samozhasínaní.
Pak máme CY-kondenzátory, jejichž cílem je, jak již jsem zmínil dříve, odstraněni tzv. soufázového rušeni. No, a jelikož on spojuje síťové obvody s výstupem zdroje, co se stane v případě jeho poruchy? Ano, nás zdroj (nebo nabíječka, nebo holicí strojek atd.) se promění v elektrické křeslo. O to přísnější jsou na ně kladené bezpečnostní požadavky: Y1 mají vydržet špičky do 8kV a Y2 (nejrozšířenější) – do 5kV. Při poruše nesmí dojit k jejich zkratu.
Když tohle shrnu, tak X-kondenzátory se používají tam, kde jejích porucha má dopad na funkčnost zařízení, a Y – kde jde o riziko úrazu elektrickým proudem. Perfektní ilustraci jsem stáhnul z Wikipedii:
Takže, zajímá nás, jak se toho zmíněného brnění dá zbavit. Jsou tři možnosti.
1. Vyhodit CY do háje. Samozřejmě, pokud napájíme takovým zdrojem girlandu LEDek, nebo používáme jej jako nabíječku, kde VF-rušeni až tak velkým problémem není, tohle může i stačit.
2. Přizemnit sekundární obvody. Uzemňující kolík máme v každé zásuvce, stačí vyměnit dvojvodičový napájecí kablík za třívodičový, a je to. Nevýhoda v případě třeba generátoru – přicházíme o "plovoucí" vystup.
3. Rozdělit CY na 2 a střední bod zapojit na kolik. Výstup v tomto případě zůstane galvanicky oddělen od síti, ale žádné brnění na něm již nebude. Zároveň zůstane i zpětná cesta pro rušení.
V reálu jsem nahradil dvouvodičový napájecí CN11 konektor za třívodičový EURO-konektor (dokonce i s nějakým zabudovaným filtrem) a místo 2n2 CY-kondenzátoru jsem dal 2x 3n3.
Takže plovoucí výstup generátoru zůstal a konečně už mne nekope!
