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隔離or非隔離：教你如何選擇電源方案

發布時間：2015-07-03 責任編輯：susan

【導讀】工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)應(ying)該(gai)都(dou)知(zhi)道(dao)，在(zai)設(she)計(ji)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)或(huo)選(xuan)用(yong)成(cheng)品(pin)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)時(shi)，需(xu)要(yao)慎(shen)重(zhong)考(kao)慮(lv)是(shi)用(yong)隔(ge)離(li)還(hai)是(shi)非(fei)隔(ge)離(li)的(de)電(dian)源(yuan)方(fang)案(an)。在(zai)進(jin)行(xing)討(tao)論(lun)之(zhi)前(qian)，我(wo)們(men)先(xian)了(le)解(jie)下(xia)隔(ge)離(li)與(yu)非(fei)隔(ge)離(li)的(de)概(gai)念(nian)，及(ji)兩(liang)者(zhe)的(de)主(zhu)要(yao)特(te)點(dian)。

一、電源隔離與非隔離的概念

電源的隔離與非隔離，主要是針對開關電源而言，業內比較通用的看法是：

1、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，沒有電流回路；

2、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BuckBoost及其隔離的版本反激電路為例，示意圖如圖1和圖2所示。

圖1非隔離電源

圖2采用變壓器的隔離電源

二、隔離電源與非隔離電源的優缺點

由上述概念可知，對於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。

結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缺點，如表1和表2所示，兩者的優缺點幾乎是相反的。

表 1非隔離電源的優缺點

表2隔離電源的優缺點

對於上述的優缺點，大部分我們都很好理解，由於電源發生異常後，電源隔離與否對負載的危害大小，我們以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。

圖3 Buck電路

圖4 Buck開關管擊穿後的電能量走向

圖5正激電路

圖6正激電路的開關管擊穿後示意

由圖3和圖4可知，對於Buck電路而言，若開關管擊穿短路，由於沒隔離，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。

由圖5和圖6可知，對於正激電路而言，同樣開關管擊穿短路，對負載而言，隻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。

三、隔離與非隔離電源的應用場合

通過了解隔離與非隔離電源的優缺點可知，它們各有優勢，對於一些常用的嵌入式供電選擇，我們已可做成準確的判斷：

1、係統前級的電源，為提高抗幹擾性能，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、對於遠程工業通信的供電，為有效降低地電勢差和導線耦合幹擾的影響，一般用隔離電源為每個通信節點單獨供電；

5、對於采用電池供電，對續航力要求嚴苛的場合，采用非隔離供電。

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