在給嵌入式系統(tǒng)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。
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(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有直接的電氣連接,輸入和輸出之間是絕緣的高阻態(tài),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。
二、隔離電源與非隔離電源的優(yōu)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(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,兩者的優(yōu)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(jié)構(gòu)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(wǎng)取電,轉(zhuǎn)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(wǎng)(CAN)等物理網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù),這些相互連接的系統(tǒng)每個都配備有自己的電源,而且各系統(tǒng)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(tǒng)的物理安全,且通過隔離切斷接地回路,來保護系統(tǒng)免受瞬態(tài)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(tǒng)的可靠運行,也建議對I/O端口做電源隔離。
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