了解隔离与非隔离电源优缺点及应用设计

在产品设计时，倘若没有考虑应用环境对电源隔离的要求，产品到了应用时就会出现因设计方案的不当导致的系统不稳定，甚至出现高压损坏后级负载的情况，以及出现危害人身财产安全的情况。因此产品设计是否需要隔离至关重要。

“南航一名23岁空姐在iPhone5充电时打电话被电死”，新闻在网上引起广泛关注。充电器也能能危害生命？专家分析手机充电器内部变压器漏电，220VAC的交流电漏电到直流端，并通过数据线传导到了手机金属壳上，最终导致触电身亡，发生无可挽回的悲剧。

那么手机充电器输出端为什么会带有220V的交流电呢？隔离电源的选型要注意哪些事项？如何区分电源是隔离与非隔离？业内通用的看法是：

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 采用变压器的隔离电源

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点

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所示，两者的优缺点几乎是相反的。

表1 隔离电源和非隔离电源的优缺点

二、隔离电源与非隔离电源的选择

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，为提高抗干扰性能，保证可靠性，一般用隔离电源；

• 对安全有要求的场合，如需接市电的AC-DC，或医疗用的电源和白色家电，为保证人身的安全， 必须用隔离电源，如MPS的MP020，为原边反馈隔离型AC-DC，适合于1~10W应用 ；

• 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。

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，适合于1~5W应用；

• 对于工作电压低于36V，采用电池供电，对续航力要求严苛的场合，优先采用非隔离供电，如MPS的MP2451/MPQ2451。

三、隔离电源模块选型的注意事项

1、要注意是AC-DC还是DC-DC。

2、隔离电源模块的隔离耐压。例如隔离1000V DC 是否满足绝缘要求，ZLG致远电子的直流隔离模块从1000V DC 到6000V DC多个品种可供选择。

3、隔离电源模块是否有进行全面的可靠性测试。ZLG致远电子生产的电源模块经过了性能测试、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。

5、隔离电源模块是否有应用在工业、汽车等恶劣环境。

四、总结

本文介绍了隔离电源和非隔离电源的区别，以及各自的优缺点、适应场合，以及隔离电源的选型注意事项，希望工程师在产品设计时能以此为参考，正确应用电源在产品的研发中，以及在产品出现故障后，快速定位问题所在。