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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