隔离电源的选型要把稳哪些事变?如何区分电源是隔离与非隔离?业内通用的意见是:
1、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,如图1所示:
图1 采取变压器的隔离电源

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。以隔离的反激电路和非隔离的BUCK电路为例,如图2所示。
图2 非隔离电源
一、隔离电源与非隔离电源的优缺陷
由上述观点可知,对付常用的电源拓扑而言,非隔离电源紧张有:Buck、Boost、Buck-Boost等;而隔离电源紧张有各种带隔离变压器的反激、正激、半桥、LLC等拓扑。
结合常用的隔离与非隔离电源,我们从直不雅观上就可得出它们的一些优缺陷,两者的优缺陷险些是相反的。
利用隔离或非隔离的电源,需理解实际项目对电源的需求是若何的,但在此之前,可理解下隔离和非隔离电源的紧张差别:
①隔离模块的可靠性高,但本钱高,效率差点。
②非隔离模块的构造很大略,本钱低,效率高,安全性能差。
因此,在如下几个场合,建议用隔离电源:
①涉及可能触电的场合,如从电网取电,转成低压直流的场合,需用隔离的AC-DC电源;
②串行通信总线通过RS-232、RS-485和掌握器局域网(CAN)等物理网络传送数据,这些相互连接的系统每个都配备有自己的电源,而且各系统之间每每间隔较远,因此,我们常日须要隔离电源进行电气隔离来确保系统的物理安全,且通过隔离割断接地回路,来保护系统免受瞬态高电压冲击,同时减少旗子暗记失落真;
③对外的I/O端口,为担保系统的可靠运行,也建议对I/O端口做电源隔离。
总结的表如表1所示,两者的优缺陷险些是相反的。
表1 隔离电源和非隔离电源的优缺陷
二、隔离电源与非隔离电源的选择
通过理解隔离与非隔离电源的优缺陷可知,它们各有上风,对付一些常用的嵌入式供电选择,我们已可做成准确的判断:
①系统前级的电源,为提高抗滋扰性能,担保可靠性,一样平常用隔离电源。
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。
③ 对安全有哀求的场合,如需接市电的AC-DC,或医疗用的电源,为担保人身的安全,必须用隔离电源,有些场合还必须用加强隔离的电源。
④ 对付远程工业通信的供电,为有效降落地电势差和导线耦合滋扰的影响,一样平常用隔离电源为每个通信节点单独供电。
⑤ 对付采取电池供电,对续航力哀求严苛的场合,采取非隔离供电。
通过理解隔离与非隔离电源的优缺陷可知,它们各有上风,对付一些常用的嵌入式供电设计,我们可总结出其选择的场合。
1、隔离电源
系统前级的电源,为提高抗滋扰性能,担保可靠性,一样平常用隔离电源;
对安全有哀求的场合,如需接市电的AC-DC,或医疗用的电源和白色家电,为担保人身的安全, 必须用隔离电源,如MPS的MP020,为原边反馈隔离型AC-DC,适宜于1~10W运用 ;
对付远程工业通信的供电,为有效降落地电势差和导线耦合滋扰的影响,一样平常用隔离电源为每个通信节点单独供电。
2、非隔离电源
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;如MPS的MP150/157/MP174系列buck型非隔离AC-DC,适宜于1~5W运用;
对付事情电压低于36V,采取电池供电,对续航力哀求严苛的场合,优先采取非隔离供电,如MPS的MP2451/MPQ2451。
隔离电源与非隔离电源优缺陷
通过理解隔离与非隔离电源的优缺陷可知,它们各有上风,对付一些常用的嵌入式供电选择,我们可遵照以下判断条件:
对安全有哀求的场合,如需接市电的AC-DC,或医疗用的电源,为担保人身的安全,必须用隔离电源,有些场合还必须用加强隔离的电源。
一样平常场合利用对模块电源隔离电压哀求不是很高,但是更高的隔离电压可以担保模块电源具有更小的泄电流,更高的安全性和可靠性,并且EMC特性也更好一些,因此目前业界普遍的隔离电压水平为1500VDC以上。
三、隔离电源模块选型的把稳事变
电源的隔离耐压在GB-4943国标中又叫抗电强度,这个GB-4943标准便是我们常说的信息类设备的安全标准,便是为了防止职员受到物理和电气侵害的国家标准,个中包括避免人受到电击侵害、物理侵害、爆炸等侵害。如下图为隔离电源构造图。
隔离电源构造图
作为模块电源的主要指标,标准中也规定了隔离耐压干系测试方法,大略的测试时一样平常采取等电位连接测试,连接示意图如下:
隔离耐压测试示意图
测试方法:
将耐压计的电压设为规定的耐压值,电流设为规定的泄电流值,韶光设为规定的测试韶光值;
操作耐压计开始测试,开始加压,在规定的测试韶光内,模块应无击穿,无飞弧征象。
把稳在测试时焊接电源模块要选取得当的温度,避免反复焊接,破坏电源模块。
除此之外还要把稳:
1、要把稳是AC-DC还是DC-DC。
2、隔离电源模块的隔离耐压。例如隔离1000V DC 是否知足绝缘哀求。
3、隔离电源模块是否有进行全面的可靠性测试。电源模块要经由性能测试、容差测试、瞬态条件测试、可靠性测试、EMC电磁兼容测试、高低温测试、极限测试、寿命测试、安规测试等。
4、隔离电源模块的生产工厂产线是否规范。电源模块生产线须要通过ISO9001, ISO14001,OHSAS18001等多项国际认证,如下图3所示。
图3 ISO认证
5、隔离电源模块是否有运用在工业、汽车等恶劣环境。电源模块不仅仅大量运用与恶劣的工业环境,同时在新能源汽车的BMS管理系统中也游刃有余。
四、关于隔离电源与非隔离电源的感悟
首先阐述一个误区:很多人认为非隔离电源不如隔离电源好,由于隔离电源贵,以是肯定贵的就好。为什么现在大家的印象当中用隔离电源比用非隔离的要好,实在不然,这种想法都是勾留在几年前的想法当中。由于前几年非隔离的稳定性确实没有隔离稳定,但随着研发技能的更新,现如今非隔离已经非常成熟,日渐稳定。说到安全性,实在现在非隔离电源也是很安全的,只要在构造轻微做下改动,对人体还是很安全的,同样的道理,非隔离电源也是可以过很多安规标准,例如:ULTUVSAACE等。实际上非隔离电源破坏的根源便是电源AC线两端的浪涌电压所致,也可以这么说,雷击浪涌吧,这种电压是加在电压AC线两端的瞬间高压,有时高达三千伏,但韶光很短,能量却极强,在打雷时会发生,或是在同一条AC线上,当一个大的负载断开瞬间,由于电流惯性的缘故原由也会发生,这个电压进入电源,对付非隔离BUCK电路,会瞬间传达到输出,击坏恒流检测环,或是进一步击坏芯片,造成300v直通,而烧掉整条灯管。对付隔离反激电源,会击坏MOS,征象便是保管,芯片,MOS管全烧坏。现在LED驱动电源,在利用过程中坏的,80%以上都是这两种类似征象。而且,小型开关电源,就算是电源适配器,也常常破坏的是这个征象,均是浪涌电压所致,而在LED电源里,表现的更加普遍,这是由于LED的负载特性是特殊的怕浪涌电压的。如果按照一样平常的理论来讲,电子电路里,元器件越少,可靠性越高,相应越多的元件的电路板可靠性则越低。实际上非隔离电路的元件是比隔离电路要少的,为什么隔离电路可靠性高。实在说白了,不是什么可靠性,而是非隔离电路对付浪涌太敏感,抑制能力差,隔离电路,由于能量是前辈入变压器,然后从变压器再运送到LED负载的。BUCK电路是输入电源一部分直接加在了LED负载上,故前者对浪涌抑制和衰减能力强,以是浪涌来时破坏的机率小而已。实际上,不隔离电源的问题紧张是在于浪涌问题,目前这个问题,由于只有LED灯具在大批量运用时,从概率上才能看出其办理的程度,以是很多人没有提出好的防治办法,更多的人则是不知道浪涌电压为何物,很多人。LED灯具坏了,也找不到缘故原由,末了只能一句,什么此电源不稳定就了却了,详细哪里不稳定,他不知道。非隔离电源一是效率,二是本钱上比较有上风。非隔离电源适宜的场合:首先,是室内的灯具,这种室内用电环境较好,浪涌影响小。第二,利用的场合是高压小电流,低压大电流用非隔离没故意义,由于低压大电流非隔离的效率并不比隔离的高,本钱也低不到多少去。三,电压相对较稳定的环境中利用非隔离电源。当然,如果有办法办理掉抑制浪涌的问题,那么非隔离电源的运用范围将大大拓宽!
隔离电源由于浪涌的问题,破坏率也不可小觑,一样平常那种返修回来,击坏保险,芯片,MOS的第一个该当想到是浪涌问题。为了减少破坏率,在设计时就行要考虑到浪涌的成分进去,或是在利用时要告戒用户,只管即便避免浪涌发生。(如室内灯具,打雷时暂时先关掉)综合所述,利用隔离与非隔离很多时候都是由于浪涌这个问题,而浪涌问题和用电环境是息息相关的,以是很多时候利用隔离电源和非隔离电源不能一刀切,非隔离电源在节能,本钱上都是很有上风的,以是要科学的选用非隔离还是隔离作为LED驱动电源。
五、总结
五、总结
本文先容了隔离电源和非隔离电源的差异,以及各自的优缺陷、适应场合,以及隔离电源的选型把稳事变,希望工程师在产品设计时能以此为参考,精确运用电源在产品的研发中,以及在产品涌现故障后,快速定位问题所在。