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隔離電源與非隔離電源的選擇及優缺點分析!

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文章出處:驪微電子責任編輯:電源管理芯片人氣:-發表時間:2019-11-15 09:32
  在日常生活中多數我們接觸的電源大致可分為用于交流電路的電源變壓器,或是由多個電子元件組成的開關電源及線性電源,它們都存在隔離和非隔離型這兩種,以BuckBoost及其隔離的版本反激電路為例。
  
  隔離電源:是指通過變電器將高電壓降為低壓,并整流器成直流電壓,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,沒有電流回路,因此不容易有觸電事故風險,運用中較安全性,但設計方案比非隔離電源要復雜化。  
  非隔離電源:是指輸入輸出都有根據電子元器件直接聯接,輸入和輸出之間是共地的,存在觸電危險及共地雜波干擾的可能。  
  隔離電源和非隔離電源外表看是有沒有變電器的差別,但可用萬用表的電阻檔來測量,如有條件打開電源的外殼,也可通過目測來判斷。
 
 
 
  因此,在設計產品時候要考慮到安全性,選擇隔離電源或者非隔商電源時,需要清楚的了解到產品特性,可靠性等各個方面,從而選擇合適的電源類型。
  
  隔離電源與非隔離電源的優缺點分析  
  對于電路中常用的電源拓撲而言,非隔離電源主要有: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等拓撲。
 
  
 
  通過上圖我們可以直觀的了解到,隔離電源與非隔離電源優缺點各有優勢,各有不同,幾乎是相反的,隔離模塊具有可靠性高,但成本高,效率差等特點;非隔離模塊具有結構很簡單,成本低,效率高,安全性能差等特點。
  
  但當電源發生異常后,對于電源隔離與否對負載的危害,我們可以看下Buck和它對應的隔離電路即正激電路來簡單分析,如下列圖示。
  
  由上示圖我們可以看出,對于Buck電路而言,若開關管擊穿短路,由于沒隔離,輸入端較高的電壓,直接通過電感作用在負載端,負載很可能因為過壓燒毀,而對于正激電路而言,同樣開關管擊穿短路,對負載而言,只是失去了供電的電源而斷電,不會對負載本身造成其它影響。
  
  所以對于一些常用的嵌入式供電選擇,我們可遵循以下條件:  
  1、系統前級的電源,為提高抗干擾性能,保證可靠性,一般用隔離電源。  
  2、電路板內的IC或部分電路供電,從性價比和體積出發,優先選用非隔離的方案。  
  3、對安全有要求的場合,如需接市電的AC-DC,或醫療用的電源,為保證人身的安全,必須用隔離電源,有些場合還必須用加強隔離的電源。  
  4、 對于遠程工業通信的供電,為有效降低地電勢差和導線耦合干擾的影響,一般用隔離電源為每個通信節點單獨供電。  
  5、 對于采用電池供電,對續航力要求嚴苛的場合,采用非隔離供電。
  
  一般場合使用對模塊電源隔離電壓要求不是很高,但是對于安全有要求的場合,如需接市電的AC-DC,或醫療用的電源,為保證人身的安全,必須用隔離電源,有些特殊場合還必須用加強隔離的電源,更高的隔離電壓可以保證模塊電源具有更小的漏電流,更高的安全性和可靠性,并且EMC特性也會更好一些。
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