【導讀】在給嵌入式系統設計電源電路，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。在進(jìn)行討論之前，我們先了解下隔離與非隔離的概念，及兩者的主要特點(diǎn)。
在給嵌入式系統設計電源電路，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。在進(jìn)行討論之前，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，主要是針對開(kāi)關(guān)電源而言，業(yè)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(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。
隔離電源示意圖如圖所示。
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(guān)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(diǎn)。
2、非隔離模塊的結構很簡(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(xiàn)通過(guò)RS-232、RS-485和控制器局域網(wǎng)(CAN)等物理網(wǎng)絡(luò )傳送數據，這些相互連接的系統每個(gè)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(jìn)行電氣隔離來(lái)確保系統的物理安全，且通過(guò)隔離切斷接地回路，來(lái)保護系統免受瞬態(tài)高電壓沖擊，同時(shí)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。
三、隔離與非隔離電源的應用場(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，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?xún)r(jià)比和體積出發(fā)，優(yōu)先選用非隔離的方案。
3、 對安全有要求的場(chǎng)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(chǎng)合還必須用加強隔離的電源。
4、 對于遠程工業(yè)通信的供電，為有效降低地電勢差和導線(xiàn)耦合干擾的影響，一般用隔離電源為每個(gè)通信節點(diǎn)單獨供電。
5、 對于采用電池供電，對續航力要求嚴苛的場(chǎng)合，采用非隔離供電。
四、抗電強度
電源的隔離耐壓在GB-4943國標中又叫抗電強度，這個(gè)GB-4943標準就是我們常說(shuō)的信息類(lèi)設備的安全標準，就是為了防止人員受到物理和電氣傷害的國家標準，其中包括避免人受到電擊傷害、物理傷害、爆炸等傷害。如下圖為隔離電源結構圖。
隔離電源結構圖
作為模塊電源的重要指標，標準中也規定了隔離耐壓相關(guān)測試方法，簡(jiǎn)單的測試時(shí)一般采用等電位連接測試，連接示意圖如下：
隔離耐壓測試示意圖
測試方法：
將耐壓計的電壓設為規定的耐壓值，電流設為規定的漏電流值，時(shí)間設為規定的測試時(shí)間值；
操作耐壓計開(kāi)始測試，開(kāi)始加壓，在規定的測試時(shí)間內，模塊應無(wú)擊穿，無(wú)飛弧現象。
注意在測試時(shí)焊接電源模塊要選取合適的溫度，避免反復焊接，損壞電源模塊。
五、那么隔離電源與非隔離電源比較有什么的優(yōu)缺點(diǎn)呢?
隔離電源與非隔離電源優(yōu)缺點(diǎn)
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，對于一些常用的嵌入式供電選擇，我們可遵循以下判斷條件：
對安全有要求的場(chǎng)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(chǎng)合還必須用加強隔離的電源。
一般場(chǎng)合使用對模塊電源隔離電壓要求不是很高，但是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特性也更好一些，因此目前業(yè)界普遍的隔離電壓水平為1500VDC以上。
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