入門必看|隔離電源和非隔離電源詳解-KIA MOS管

隔離電源和非隔離電源

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，倘若沒有考慮應(yīng)用環(huán)境對(duì)電源隔離的要求，產(chǎn)品到了應(yīng)用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)方案的不當(dāng)導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)高壓損壞后級(jí)負(fù)載的情況，以及出現(xiàn)危害人身財(cái)產(chǎn)安全的情況。因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否需要隔離至關(guān)重要。

隔離電源的選型要注意哪些事項(xiàng)？如何區(qū)分電源是隔離與非隔離？業(yè)內(nèi)通用的看法是：

隔離電源：電源的輸入回路和輸出回路之間沒有直接的電氣連接，輸入和輸出之間是絕緣的高阻態(tài)，沒有電流回路，采用變壓器的隔離電源如下圖所示：

非隔離電源：輸入和輸出之間有直接的電流回路，例如，輸入和輸出之間是共地的。以隔離的反激電路和非隔離的BUCK電路為例，非隔離電源如圖2所示。

隔離電源與非隔離電源，如下圖。

隔離電源與非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)

由上述概念可知，對(duì)于常用的電源拓?fù)涠裕歉綦x電源主要有：Buck、Boost、Buck-Boost等;而隔離電源主要有各種帶隔離變壓器的反激、正激、半橋、LLC等拓?fù)洹?/span>

結(jié)合常用的隔離與非隔離電源，我們從直觀上就可得出它們的一些優(yōu)缺點(diǎn)，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)幾乎是相反的。

使用隔離或非隔離的電源，需了解實(shí)際項(xiàng)目對(duì)電源的需求是怎樣的，但在此之前，可了解下隔離和非隔離電源的主要差別：

①隔離模塊的可靠性高，但成本高，效率差點(diǎn)。

②非隔離模塊的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，成本低，效率高，安全性能差。

因此，在如下幾個(gè)場(chǎng)合，建議用隔離電源：

①涉及可能觸電的場(chǎng)合，如從電網(wǎng)取電，轉(zhuǎn)成低壓直流的場(chǎng)合，需用隔離的AC-DC電源；

②串行通信總線通過(guò)RS-232、RS-485和控制器局域網(wǎng)(CAN)等物理網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，這些相互連接的系統(tǒng)每個(gè)都配備有自己的電源，而且各系統(tǒng)之間往往間隔較遠(yuǎn)，

因此，我們通常需要隔離電源進(jìn)行電氣隔離來(lái)確保系統(tǒng)的物理安全，且通過(guò)隔離切斷接地回路，來(lái)保護(hù)系統(tǒng)免受瞬態(tài)高電壓沖擊，同時(shí)減少信號(hào)失真；

③對(duì)外的I/O端口，為保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，也建議對(duì)I/O端口做電源隔離。

總結(jié)的表如表1所示，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)幾乎是相反的。

隔離電源與非隔離電源的選擇通過(guò)了解隔離與非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)可知，它們各有優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一些常用的嵌入式供電選擇，我們已可做成準(zhǔn)確的判斷：

①系統(tǒng)前級(jí)的電源，為提高抗干擾性能，保證可靠性，一般用隔離電源。

② 電路板內(nèi)的IC或部分電路供電，從性價(jià)比和體積出發(fā)，優(yōu)先選用非隔離的方案。

③ 對(duì)安全有要求的場(chǎng)合，如需接市電的AC-DC，或醫(yī)療用的電源，為保證人身的安全，必須用隔離電源，有些場(chǎng)合還必須用加強(qiáng)隔離的電源。

④ 對(duì)于遠(yuǎn)程工業(yè)通信的供電，為有效降低地電勢(shì)差和導(dǎo)線耦合干擾的影響，一般用隔離電源為每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)單獨(dú)供電。

⑤ 對(duì)于采用電池供電，對(duì)續(xù)航力要求嚴(yán)苛的場(chǎng)合，采用非隔離供電。

通過(guò)了解隔離與非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)可知，它們各有優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一些常用的嵌入式供電設(shè)計(jì)，我們可總結(jié)出其選擇的場(chǎng)合。

1、隔離電源

系統(tǒng)前級(jí)的電源，為提高抗干擾性能，保證可靠性，一般用隔離電源；

對(duì)安全有要求的場(chǎng)合，如需接市電的AC-DC，或醫(yī)療用的電源和白色家電，為保證人身的安全，   必須用隔離電源，如MPS的MP020，為原邊反饋隔離型AC-DC，適合于1~10W應(yīng)用 ；

對(duì)于遠(yuǎn)程工業(yè)通信的供電，為有效降低地電勢(shì)差和導(dǎo)線耦合干擾的影響，一般用隔離電源為每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)單獨(dú)供電。

2、非隔離電源

電路板內(nèi)的IC或部分電路供電，從性價(jià)比和體積出發(fā)，優(yōu)先選用非隔離的方案；如MPS的MP150/157/MP174系列buck型非隔離AC-DC，適合于1~5W應(yīng)用；

對(duì)于工作電壓低于36V，采用電池供電，對(duì)續(xù)航力要求嚴(yán)苛的場(chǎng)合，優(yōu)先采用非隔離供電，如MPS的MP2451/MPQ2451。

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