TA的每日心情 | 开心
2019-11-20 15:00 |
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电源方案选择：隔离还是非隔离好？
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在给嵌入式系统设计电源电路，或选用成品电源模块时，要考虑的重要问题之一就是用隔离还是非隔离的电源方案。在进行讨论之前，我们先了解下隔离与非隔离的概念，及两者的主要特点。
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一、电源隔离与非隔离的概念
1 z7 ?9 m: R$ a- v( e, A# G, j& V电源的隔离与非隔离，主要是针对开关电源而言，业内比较通用的看法是：
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6 Z d8 E" C: P. e1、隔离电源：电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接，输入和输出之间是绝缘的高阻态，没有电流回路；
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2、非隔离电源：输入和输出之间有直接的电流回路，例如，输入和输出之间是共地的。
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) I" E0 U# Y3 U以BuckBoost及其隔离的版本反激电路为例，示意图如图1和图2所示。
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& C7 U# ^$ j6 j. e, e9 f图1非隔离电源
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图2采用变压器的隔离电源9 r0 A' r6 T2 [7 K8 Z* V
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二、隔离电源与非隔离电源的优缺点
8 c" m+ M- v4 w! `* }; A由上述概念可知，对于常用的电源拓扑而言，非隔离电源主要有：Buck、Boost、Buck-Boost等；而隔离电源主要有各种带隔离变压器的反激、正激、半桥、LLC等拓扑。# P; ^& I. c' _6 f$ y6 O/ H! ^3 P# P. @
结合常用的隔离与非隔离电源，我们从直观上就可得出它们的一些优缺点，如表1和表2所示，两者的优缺点几乎是相反的。5 D4 r" U# v2 I/ e! F: e7 u
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表 1非隔离电源的优缺点
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1 Z; j0 @4 M* O7 `1 r- D' C' N表2隔离电源的优缺点
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6 x" s5 N( J5 Y对于上述的优缺点，大部分我们都很好理解，由于电源发生异常后，电源隔离与否对负载的危害大小，我们以Buck和它对应的隔离电路即正激电路来简单分析，如下列图示。
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图3 Buck电路! i% T; V# X) G8 S
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5 k" M* }" J7 E5 Z图4 Buck开关管击穿后的电能量走向
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+ G, N" P/ b& ~' q& S4 ], \图5正激电路
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0 f) t" R8 _% h! r" k图6正激电路的开关管击穿后示意
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由图3和图4可知，对于Buck电路而言，若开关管击穿短路，由于没隔离，输入端较高的电压，直接通过电感作用在负载端，负载很可能因为过压烧毁。
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' T' R6 {+ a7 h8 ?由图5和图6可知，对于正激电路而言，同样开关管击穿短路，对负载而言，只是失去了供电的电源而断电，不会对负载本身造成其它影响。
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) R& o ]9 B [7 V/ t7 d$ n三、隔离与非隔离电源的应用场合6 v% w+ j+ ?% S9 A m! N
通过了解隔离与非隔离电源的优缺点可知，它们各有优势，对于一些常用的嵌入式供电选择，我们已可做成准确的判断：, ?3 S, v- R# O! d9 d' x' @. h$ t
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1、 系统前级的电源，为提高抗干扰性能，保证可靠性，一般用隔离电源；
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2、 电路板内的IC或部分电路供电，从性价比和体积出发，优先选用非隔离的方案；! q1 {0 z: Y' u
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3、 对安全有要求的场合，如需接市电的AC-DC，或医疗用的电源，为保证人身的安全，必须用隔离电源，有些场合还必须用加强隔离的电源；) P E4 F! g: U
. Q4 m5 M' d `$ h/ k4、 对于远程工业通信的供电，为有效降低地电势差和导线耦合干扰的影响，一般用隔离电源为每个通信节点单独供电；% S- v- o- m* J) `7 k
5 f0 U$ {4 w( h5 j5、 对于采用电池供电，对续航力要求严苛的场合，采用非隔离供电。7 ?, k. Z4 J" k! t- [# H. \
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发表于 2019-7-2 13:40
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