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？ & X6 f% j7 ~, A) `$ G# C# y
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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。5 m4 z K) X# J" u- K/ }! l
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一、电源隔离与非隔离的概念
+ G% n5 |9 i O0 J. ~+ _' |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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7 s) k* P% h: O: H1、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；- Z0 D( ?' T$ S$ r# m
: L( p1 T7 X/ E: i2、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。5 ^* }- u+ X! n# t( R
* ~7 e8 f: e* b: |$ N0 ~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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图1非隔离电源1 O+ m+ | Y% b7 w- E8 E
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+ g; R1 V! L4 z* }8 h图2采用变压器的隔离电源- `# w/ B* G- _3 x
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二、隔离电源与非隔离电源的优缺点* D# c7 h# g0 k4 O; R! B1 c
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。
7 J9 S: v* B9 h; g' k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 ]2 w C8 S4 Q( K: f/ N) c
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表 1非隔离电源的优缺点
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表2隔离电源的优缺点% O! u/ W; m {' O+ K+ I9 h9 r
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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。9 g/ t* `5 U( [) c
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图3 Buck电路6 q% d# S( E0 l0 `; D& B. O; }/ B7 q
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图4 Buck开关管击穿后的电能量走向
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: p7 }- X2 }( `" H* U3 l图5正激电路
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) _4 K9 P3 X. p1 n/ c; r![]() & x9 c' ?2 o0 G! r2 y/ W
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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; J& \1 A0 y: [+ M1 h/ C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。& j+ \ T/ ?4 E! C
" I7 {: `6 c, x! k三、隔离与非隔离电源的应用场合% g4 B# A- _$ H" W5 p
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：: f: {: r; C& Y: `+ C" ~+ K' q
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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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3 a) H0 ?4 d2 h, R5 b2、 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；
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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；
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2 @2 O( c0 P7 w9 B" S4、 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；- Z+ h- |. ?& P8 O1 B b# i, H# }% I+ l
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5、 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。
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发表于 2019-7-2 13:40
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