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

在產品設計時，倘若沒有考慮應用環境對電源隔離的要求，產品到了應用時就會出現因設計方案的不當導致的系統不穩定，甚至出現高壓損壞后級負載的情況，以及出現危害人身財產安全的情況。因此產品設計是否需要隔離至關重要。

隔離電源的選型要注意哪些事項？如何區分電源是隔離與非隔離？業內通用的看法是：

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，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缺點

由上述概念可知，對于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，兩者的優缺點幾乎是相反的。

使用隔離或非隔離的電源，需了解實際項目對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。

②非隔離模塊的結構很簡單，成本低，效率高，安全性能差。

因此，在如下幾個場合，建議用隔離電源：

①涉及可能觸電的場合，如從電網取電，轉成低壓直流的場合，需用隔離的AC-DC電源；

②串行通信總線通過RS-232、RS-485和控制器局域網(CAN)等物理網絡傳送數據，這些相互連接的系統每個都配備有自己的電源，而且各系統之間往往間隔較遠，

因此，我們通常需要隔離電源進行電氣隔離來確保系統的物理安全，且通過隔離切斷接地回路，來保護系統免受瞬態高電壓沖擊，同時減少信號失真；

③對外的I/O端口，為保證系統的可靠運行，也建議對I/O端口做電源隔離。

總結的表如表1所示，兩者的優缺點幾乎是相反的。

隔離電源與非隔離電源的選擇通過了解隔離與非隔離電源的優缺點可知，它們各有優勢，對于一些常用的嵌入式供電選擇，我們已可做成準確的判斷：

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。

通過了解隔離與非隔離電源的優缺點可知，它們各有優勢，對于一些常用的嵌入式供電設計，我們可總結出其選擇的場合。

1、隔離電源

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；

對安全有要求的場合，如需接市電的AC-DC，或醫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應用 ；

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。

2、非隔離電源

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；如MPS的MP150/157/MP174系列buck型非隔離AC-DC，適合于1~5W應用；

對于工作電壓低于36V，采用電池供電，對續航力要求嚴苛的場合，優先采用非隔離供電，如MPS的MP2451/MPQ2451。

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