電源方案選擇：隔離還是非隔離好

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】電源方案選擇：隔離還是非隔離好？在給嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)電源電路，或選用成品電源模塊時(shí)，要考慮的重要問(wèn)題之一就是用隔離還是非隔離的電源方案。在開(kāi)展討論之前，我們先了解下隔離與非隔離的概念，及兩者的主要特點(diǎn)。

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(duì)開(kāi)關(guān)電源而言，業(yè)內(nèi)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(méi)有直接的電氣連接，輸入和輸出之間是絕緣的高阻態(tài)，沒(méi)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。

二、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?，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?fù)洹?/p>

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)，如下表1和表2所示，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)幾乎是相反的。

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

轉(zhuǎn)換效率高抗干擾能力較差

體積比較小不好實(shí)現(xiàn)輸入、輸出極性相同的升降壓轉(zhuǎn)換

成本比較低難以實(shí)現(xiàn)多路輸出

容易設(shè)計(jì)安全性較低

--電源異常后，對(duì)負(fù)載的損害較大

--比較難實(shí)現(xiàn)很寬的輸入電壓范圍

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

抗干擾能力強(qiáng)轉(zhuǎn)換效率較低

容易實(shí)現(xiàn)升降壓轉(zhuǎn)換體積比較大

容易實(shí)現(xiàn)多路輸出成本比較貴

安全性較高設(shè)計(jì)的復(fù)雜度較大

電源異常后，對(duì)負(fù)載的損害較小--

容易實(shí)現(xiàn)很寬的輸入電壓范圍--

對(duì)于上述的優(yōu)缺點(diǎn)，大部分我們都很好理解，由于電源發(fā)生異常后，電源隔離與否對(duì)負(fù)載的危害大小，我們以Buck和它對(duì)應(yīng)的隔離電路即正激電路來(lái)簡(jiǎn)單分析，如以下圖示。

由圖3和圖4可知，對(duì)于Buck電路而言，若開(kāi)關(guān)管擊穿短路，由于沒(méi)隔離，輸入端較高的電壓，直接通過(guò)電感作用在負(fù)載端，負(fù)載很可能因?yàn)檫^(guò)壓燒毀。

由圖5和圖6可知，對(duì)于正激電路而言，同樣開(kāi)關(guān)管擊穿短路，對(duì)負(fù)載而言，只是失去了供電的電源而斷電，不會(huì)對(duì)負(fù)載本身造成其它影響。

三、隔離與非隔離電源的應(yīng)用場(chǎng)合

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