スイッチモード電源は、「フライバックコンバーター」と呼ばれるものを使用して、電圧変換とガルバニック絶縁を提供します。このコンバータのコアコンポーネントは、高周波トランスです。
実用的なトランスには、一次巻線と二次巻線の間に浮遊容量があります。この容量は、コンバータのスイッチング動作と相互作用します。入力と出力の間に他の接続がない場合、出力と入力の間に高周波電圧が発生します。
これは、EMCの観点からは本当に悪いです。現在、電源ブリックからのケーブルは、スイッチングプロセスによって生成された高周波を送信するアンテナとして本質的に機能しています。
高周波コモンモードを抑制するには、電源の入力側と出力側の間に、フライバックトランスの容量よりも大幅に大きい容量のコンデンサを配置する必要があります。これにより、高周波が効果的に短絡され、デバイスから漏れるのを防ぎます。
クラス2(非接地)PSUを設計する場合、これらのコンデンサを入力「ライブ」および/または「ニュートラル」に接続する以外に選択肢はありません。世界の大部分では、アースされていないソケットに極性を強制しないため、「ライブ」および「ニュートラル」端子のいずれかまたは両方がアースに対して重大な電圧になり、通常、次のような対称設計になります。 「最も悪いオプション」。そのため、高インピーダンスメーターを使用して、主電源アースに対するクラス2 PSUの出力を測定すると、通常、主電源電圧の約半分が表示されます。
つまり、クラス2のPSUでは、安全性とEMCの間の難しいトレードオフがあります。コンデンサを大きくすると、EMCが向上しますが、「タッチ電流」(PSUおよびメインアースの出力に触れる人または何かに流れる電流)も高くなります。このトレードオフは、PSUが大きくなるにつれて問題が大きくなります(したがって、トランスの浮遊容量が大きくなります)。
クラス1(接地)PSUでは、出力を主接地(デスクトップPSUで一般的)に接続するか、出力から主接地までの2つのコンデンサを使用することにより、主接地を入力と出力の間のバリアとして使用できます。そして、メインアースから入力まで1つです(これはほとんどのラップトップの電源ブリックが行うことです)。これにより、EMCを制御するための高周波パスを提供しながら、タッチ電流の問題を回避できます。
それでは、なぜ最近では有名なベンダーのラップトップPSUがかつて使用されていなかったクラス1なのでしょうか?(そして、安いがらくたがしばしばまだそうでないとき)私は確かに知りません、しかし、私はそれの組み合わせであることを期待します。
- 法的制限以下のタッチ電流でさえ問題になる可能性があります。一部の人々は、異常に電気に敏感であり、法定限度以下の電流を感じることができます。また、一部の電子機器は、ホットプラグ中に法定タッチ電流制限を下回る電流によって損傷を受ける可能性があります。
- EMC規制は長年にわたって厳しくなりました。