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                      針對開關電源設計,隔離與非隔離很重要

                      發布日期 :2019年09月20日 點擊 :

                      在給嵌入式系統設計電源電路,或選用成品電源模塊時,要考慮的重要問題之一就是用隔離還是非隔離的電源方案。在進行討論之前,我們先了解下隔離與非隔離的概念,及兩者的主要特點。

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                      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。

                      隔離電源示意圖如圖所示。

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                      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:

                      隔離模塊的可靠性高,但成本高,效率差點;

                      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:

                      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;

                      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;

                      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。

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                      隔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,對于一些常用的嵌入式供電選擇,我們已可做成準確的判斷:

                      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;

                      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;

                      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;

                      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;

                      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。


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