嵌入式硬件設計02-電源是否需要隔離？

　　在產(chǎn)品設計時(shí)，倘若沒(méi)有考慮應用環(huán)境對電源隔離的要求。產(chǎn)品到了應用時(shí)就會(huì )出現因設計方案的不當導致的系統不穩定，甚至出現高壓損壞后級負載的情況，以及出現危害人身財產(chǎn)安全的情況。因此產(chǎn)品設計是否需要隔離至關(guān)重要。

　　“南航一名23歲空姐在iPhone5充電時(shí)打電話(huà)被電死”，新聞在網(wǎng)上引起廣泛關(guān)注。充電器也能能危害生命?專(zhuān)家分析手機充電器內部變壓器漏電，220VAC的交流電漏電到直流端，并通過(guò)數據線(xiàn)傳導到了手機金屬殼上，最終導致觸電身亡，發(fā)生無(wú)可挽回的悲劇。

　　那么手機充電器輸出端為什么會(huì )帶有220V的交流電呢?隔離電源的選型要注意哪些事項?如何區分電源是隔離與非隔離?業(yè)內通用的看法是：

　　? 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，如圖1所示;

　　圖1 采用變壓器的隔離電源

　　? 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。以隔離的反激電路和非隔離的BUCK電路為例，如圖2所示。

　　圖2 非隔離電源

　　一、隔離電源與非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)：

　　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所示，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)幾乎是相反的。

　　表1 隔離電源和非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)

　　二、隔離電源與非隔離電源的選擇：

　　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設計，我們可總結出其選擇的場(chǎng)合。

　　1、隔離電源 ：

　　? 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;

　　? 對安全有要求的場(chǎng)合，如需接市電的AC-DC，或醫療用的電源和白色家電，為保證人身的安全， 必須用隔離電源，如MPS的MP020，為原邊反饋隔離型AC-DC，適合于1~10W應用 ;

　　? 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;

　　2、非隔離電源：

　　? 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;如MPS的MP150/157/MP174系列buck型非隔離AC-DC，適合于1~5W應用

　　? 對于工作電壓低于36V，采用電池供電，對續航力要求嚴苛的場(chǎng)合，優(yōu)先采用非隔離供電，如MPS的MP2451/MPQ2451。

　　三、隔離電源模塊選型的注意事項：

　　? 要注意是AC-DC還是DC-DC。廣州致遠電子專(zhuān)注直流DC-DC隔離電源模塊的開(kāi)發(fā)，擁有多達上百種型號。

　　? 隔離電源模塊的隔離耐壓。例如隔離1000V DC 是否滿(mǎn)足絕緣要求，廣州致遠電子的直流隔離模塊從1000V DC 到6000V DC多個(gè)品種可供選擇。

　　? 隔離電源模塊是否有進(jìn)行全面的可靠性測試。廣州致遠電子生產(chǎn)的電源模塊經(jīng)過(guò)了性能測試、容差測試、瞬態(tài)條件測試、可靠性測試、EMC電磁兼容測試、高低溫測試、極限測試、壽命測試、安規測試等

　　? 隔離電源模塊的生產(chǎn)工廠(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)是否規范。廣州致遠電子的電源模塊生產(chǎn)線(xiàn)通過(guò)了ISO9001, ISO14001，OHSAS18001等多項國際認證，如下圖3所示。

　　圖3 致遠電子ISO認證

　　? 隔離電源模塊是否有應用在工業(yè)、汽車(chē)等惡劣環(huán)境。ZLG致遠電子的電源模塊不僅僅大量應用與惡劣的工業(yè)環(huán)境，同時(shí)在新能源汽車(chē)的BMS管理系統中也游刃有余。

　　以上介紹了隔離電源和非隔離電源的區別，以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)、適應場(chǎng)合，以及隔離電源的選型注意事項，希望工程師在產(chǎn)品設計時(shí)能以此為參考，正確應用電源在產(chǎn)品的研發(fā)中，以及在產(chǎn)品出現故障后，快速定位問(wèn)題所在。

　　而在隔離DC-DC電源方面，ZLG致遠電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累，目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個(gè)系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時(shí)致遠電子為保證電源產(chǎn)品性能建設了行業(yè)內一流的測試實(shí)驗室，配備最先進(jìn)、齊全的測試設備，全系列隔離DC-DC電源通過(guò)完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，可應用于絕大部分復雜惡劣的工業(yè)現場(chǎng)，為用戶(hù)提供穩定、可靠的電源隔離解決方案。