隔離變壓器的實驗

這樣的變壓器有何意義？

基本上就是和大地隔離了，變成一個漂浮電源？

我們先用示波器看看隔離前後的差別

輸入電源(隔離前)

輸出電源(隔離後)

除了電壓稍稍掉了一些，基本上從示波器來看幾乎是完全一樣的

但如果測試隔離後的對地電壓呢？

其中一條對地約有14.3V的電壓(RMS)

另一條感覺上就只是雜訊？

為什麼？暫時還搞不清楚

但明顯和隔離前，L對地有110V是很不一樣的

但如果用驗電筆測試

隔離後的電源對地都沒有電流

隔離前L是有電的

當然也許是氖燈的驅動電壓較高，當然不會亮

我們換成LED應該就可以了吧

隔離前(LED串接100K歐)，連接L

隔離後(LED沒有串電阻)，LED都不會亮

很明顯的，二級線圈產生的電壓對地都是隔離的

雖然其中一路對地有約14V的電壓

但幾乎沒有電流

我很大膽的摸了其中一條電線，完全沒有觸電的感覺

這樣的電真的有用嗎？

我們接上一個10W，110V的燈泡看看

完全是可以正常使用的

接上110V的LED燈泡也可以

但隔離變壓器的輸出功率有限

太大功率就無法驅動了

這是隔離變壓器功率的問題，和輸出電壓無關

我們利用100W的燈泡來測試一下這個土炮隔離變壓器的最大功率大約50W上下

換成25W燈泡就正常了

隔離變壓器的意義

可能是因為家電醫生課程的關係

在維修和設計課程的過程中必須更了解不同電源的特性

才能抓到問題的所在，也才能從中找到理論與實際生活的交會點

這些交會點就是教學最重要切入的地方

電源研究得越透徹，越發現這個看似基礎又簡單(?)的東西

原來水很深很深啊~~

前些日子電線裡寄生電容的問題

提到DC至少可以有四種來源

1.隔離式：AC線性變壓(linear mode)轉DC

2.隔離式：AC開關變壓(switch mode)轉DC

3.非隔離式：容抗降壓轉DC

4.化學電池DC

其中隔離式最常見，但卻最複雜

首先必須先了解「隔離」(Isolation)的意義和目的

一般AC市電有帶電的L和不帶電的N

N基本上在源頭(發電廠)是接地的(為甚麼要接地？以後再說)

因此市電L和大地其實有一個所謂的接地迴路(Ground loop)

這也是為甚麼我們摸到火線會觸電的原因

所以理論上若電源本身和大地是分離的

就算摸到所謂的火線(有對地電壓)，也不會有接地迴路，自然也就不會有觸電的危險

但很重要的一點，這個電壓不能太高

若高到一定程度還是會對地放電的

但以110V或220V來說，若電源本身沒有接地

單純摸到任意一條線也不會有觸電的危險

加上單一迴路中如果安裝太多種類的電器

電器本身(尤其是有高頻的電子設備)就可能會對迴路造成干擾

這時某些靈敏度較高的設備，例如醫用示波器或是高級擴大機

就會因為不乾淨的電源(非標準正弦波)產生雜訊

解決的方式就是把這些高靈敏的設備電源和原本的電源分離

或也可以說是和大地分離

這個分離的方式就是隔離變壓器最重要的功能

隔離變壓器基本上就是一個課本常見的鐵芯式變壓器

利用電磁感應讓二級線圈感生感應電動勢

二級感應之後的電源和一級電源就分離了

產生的電壓指的是二級線圈兩端出頭的電位差

對地基本上已經沒有迴路了

我們用兩個市面上常見的降壓變壓器反向串接兩個來當作等電壓的隔離變壓器

這樣可以將變數降到最小，也更方便實驗說明

當然還是要在一級線圈的地方加上一個保險絲

安全最重要，別偷懶

寫太多了，下一篇再來實驗

TRIAC與AC的連接

之前提到TRIAC可以透過光耦來將高低壓隔離

也就是SSR的基本概念

但SSR不管怎麼隔離，他終究還是半導體的模式

不像EMR說斷就是斷

所以SSR和AC之間的連接方式也會影響到使用安全

當然，市售的SSR會在內部做好更多的安全設計

這不在我們討論的範圍

單純就說明我們利用光耦和TRIAC設計的簡易SSR來討論

簡單的來說

我們希望手接觸的地方(開關處)不能有高壓

雖然TRIAC的G已經和開關隔離

但T1和控制端的直流電負極必須共地

因此AC的接法不同還是可能會導致開關處有高壓

這樣就不妥了

原則上有四種接法

這四種接法在ON、OFF的情況下，TRIAC和SW的帶電情況如何？

直接實驗看看

以下麵包板上紅線接T1，綠線接T2

AC電源紅膠帶為火線

四種狀況實驗結果如下(紅線帶電，黑線不帶電)

1.

OFF，TRIAC帶電，SW不帶電

ON，TRIAC不帶電，SW不帶電

2.

OFF，TRIAC帶電，SW帶電

ON，TRIAC帶電，SW帶電

3.

OFF，TRIAC帶電，SW不帶電

ON，TRIAC帶電，SW帶電

4.

OFF，TRIAC帶電，SW帶電

ON，TRIAC不帶電，SW不帶電

這樣的結果很明確

只有第1種情況在ON和OFF的時候，SW都不帶電

大家應該知道該怎麼接才安全了吧

不過...有多少人在意這件事

固態繼電器(SSR)的電路

之前好幾次提到SSR

每次都說有時間再詳細說

但沒有一次說...

這次就不再食言了

固態繼電器(SSR)的基礎就是利用TRIAC來當開關

反應快、沒有聲音、壽命也長

但單純TRIAC只有NO，沒有NC(其實也可以用電路改的)

所以也無法完全取代電磁繼電器(EMR)

基本架構可以參考這一篇

這樣的連接方式很簡單

也是用小電流來控制外部AC110V的大電器

但要小心不要碰FET的G極

市電的L會經過TRIAC擊穿FET

也會有觸電的危險

因此在實務安全上，很少有工程師會這樣設計

必須把AC110V和低壓的開關隔離才比較安全

隔離的方法很多

最常用的就是光耦了

光耦的概念可以參考這幾篇，就不再重述

這次我們直接用集成光耦

腳位如下

將開關放在光耦的LED端(pin1、pin2)

單觸開關同樣用4017方案

但加上一個電晶體放大光耦LED的趨動電流

光耦的CE端(pin3、pin4)連接TRIAC的G極

這樣就是SSR比較安全的方案了

維修藍芽音響

這個藍芽音響放在辦公室外的窗台好幾天

就被我帶回家研究了

表皮的防滑材質很爛，都已經變質黏黏的

拆開看

構造超級簡單

就一塊集成的藍芽接收板和喇叭

電池竟然是14500，也算罕見

連音量調節鍵都沒有，塑膠也是爛貨

基本上成本不到100

螺絲有缺，明顯已經被人拆過

喇叭掉線

先焊上檢查，是可以正常運作的

那就先用甲醇清洗表皮那層黏呼呼的東西

換上一塊庫存的鋰電

這塊鋰電比整台音響還貴

再從資源回收箱中找一些可以匹配的螺絲

這樣就救回一台藍芽音響了

要幹嘛用？我也不知道

以後自然就會出現用途了