電源方案對比：隔離還是非隔離好？

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。

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(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)，如表1和表2所示，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)幾乎是相反的。

表1非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)

表2隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)

對于上述的優(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(lái)簡(jiǎn)單分析，如下列圖示。

圖3 Buck電路

圖4 Buck開(kāi)關(guān)管擊穿后的電能量走向

圖5正激電路

圖6正激電路的開(kāi)關(guān)管擊穿后示意

由圖3和圖4可知，對于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)電感作用在負載端，負載很可能因為過(guò)壓燒毀。

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

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。