隔离电源与非隔离电源该如何选择?

在一般的电源" target="_blank">隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。

常见的几种连接方式及其工作原理

常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。TLP521的原边相当于一个发光二极管，原边电流If越大，光强越强，副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数，该系数随温度变化而变化，且受温度影响较大。作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈，因此在环境温度变化剧烈的场合，由于放大系数的温漂比较大，应尽量不通过光耦实现反馈。此外，使用这类光耦必须注意设计外围参数，使其工作在比较宽的线性带内，否则电路对运行参数的敏感度太强，不利于电路的稳定工作。

通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时，TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5V的电压误差放大器，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。

常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图中，Vo为输出电压，Vd为芯片的供电电压。com信号接芯片的误差放大器输出脚，或者把PWM芯片(如UC3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式，com信号则接到其对应的同相端引脚。注意左边的地为输出电压地，右边的地为芯片供电电压地，两者之间用光耦隔离。

日常的电源使用当中，开关电源是最为常见的一种现代电子供电产品。开关电源的高转换效率是其一大优点，因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器。本文收集整理了一些资料，期望能对各位读者有比较大的参阅价值。

一、电源隔离与非隔离

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：

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。

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。

二、隔离电源与非隔离电源的优缺点

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。

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，两者的优缺点几乎是相反的。

使用隔离或非隔离的电源，需了解实际项目对电源的需求是怎样的，但在此之前，可了解下隔离和非隔离电源的主要差别：

1、隔离模块的可靠性高，但成本高，效率差点。

2、非隔离模块的结构很简单，成本低，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和控制器局域网(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，而且各系统之间往往间隔较远，因此，我们通常需要隔离电源进行电气隔离来确保系统的物理安全，且通过隔离切断接地回路，来保护系统免受瞬态高电压冲击，同时减少信号失真;

3、对外的I/O端口，为保证系统的可靠运行，也建议对I/O端口做电源隔离。

三、隔离与非隔离电源的应用场合

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：

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。

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。

4、 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。

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。

四、隔离电源与非隔离电源该如何选择?

非隔离电源一是效率，二是成本上比较有优势。 这和隔离电源比起来都是优势，隔离电源效率不易做高，处理不好热量很大，成本也高，尤其是做那种内置灯管的LED日光灯，真可谓成本上天。但非隔离电源，因为对雷击浪涌电压抑制能力较差，大批量出货时，就会遇到较多损坏的因素。不过浪涌问题始终都存在，很多隔离电源，如路灯电源，用于室外的，点不久，也是坏的很多，隔离电源很多时候也是被浪涌打的够呛，分享一些经验和规律，供大家参考。

1.大功率LED驱动，一般要使用隔离电源，切不可为了省一点成本，而使用非隔离，不然得不偿失。

2.小功率LED驱动，是使用隔离还是非隔离，要视具体情况而定。能使用隔离电源当然好，但至少要有两个条件，一是成本上允许，二是发热程度上允许，因为隔离电源这两个问题都是考验，而非隔离电源很多时候也是可以用。并且很多时候还是很好用的。

3.非隔离电源适合的场合：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，使用的场合是高压小电流，低压大电流用非隔离没有意义，因为低压大电流非隔离的效率并不比隔离的高，成本也低不到多少去。三，电压相对较稳定的环境中使用非隔离电源。当然，如果有办法解决掉抑制浪涌的问题，那么非隔离电源的应用范围将大大拓宽!

4.隔离电源因为浪涌的问题，损坏率也不可小觑，一般那种返修回来，击坏保险，芯片，MOS的第一个应该想到是浪涌问题。为了减少损坏率，在设计时就行要考虑到浪涌的因素进去，或是在使用时要告戒用户，尽量避免浪涌发生。