嵌入式硬件设计02-电源是否需要隔离？

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：

• 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

• 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：

• 要注意是AC-DC还是DC-DC。广州致远电子专注直流DC-DC隔离电源模块的开发，拥有多达上百种型号。

• 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，广州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。

• 隔离电源模块是否有进行全面的可靠性测试。广州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

• 隔离电源模块的生产工厂产线是否规范。广州致远电子的电源模块生产线通过了ISO9001, ISO14001，OHSAS18001等多项国际认证，如下图3所示。

图3 致远电子ISO认证

• 隔离电源模块是否有应用在工业、汽车等恶劣环境。ZLG致远电子的电源模块不仅仅大量应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。

以上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。

而在隔离DC-DC电源方面，ZLG致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累，目前产品具有宽输入电压范围，隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多个系列，封装形式多样，兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室，配备最先进、齐全的测试设备，全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试，静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV，可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场，为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。