在給嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)電源電路,,或選用成品電源模塊時(shí),要考慮的重要問題之一就是用隔離還是非隔離的電源方案,。在進(jìn)行討論之前,,我們先了解下隔離與非隔離的概念,,及兩者的主要特點(diǎn),。
一,、電源隔離與非隔離的概念
電源的隔離與非隔離,主要是針對(duì)開關(guān)電源而言,,業(yè)內(nèi)比較通用的看法是:
1,、隔離電源:電源的輸入回路和輸出回路之間沒有直接的電氣連接,輸入和輸出之間是絕緣的高阻態(tài),,沒有電流回路,;
2、非隔離電源:輸入和輸出之間有直接的電流回路,,例如,輸入和輸出之間是共地的,。
以BuckBoost及其隔離的版本反激電路為例,,示意圖如圖1和圖2所示。
二,、隔離電源與非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)
由上述概念可知,,對(duì)于常用的電源拓?fù)涠裕歉綦x電源主要有:Buck,、Boost,、Buck-Boost等;而隔離電源主要有各種帶隔離變壓器的反激,、正激,、半橋、LLC等拓?fù)洹?/p>
結(jié)合常用的隔離與非隔離電源,,我們從直觀上就可得出它們的一些優(yōu)缺點(diǎn),,如表 1和表2所示,兩者的優(yōu)缺點(diǎn)幾乎是相反的,。
表 1非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)
表2隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)
對(duì)于上述的優(yōu)缺點(diǎn),,大部分我們都很好理解,由于電源發(fā)生異常后,,電源隔離與否對(duì)負(fù)載的危害大小,,我們以Buck和它對(duì)應(yīng)的隔離電路即正激電路來(lái)簡(jiǎn)單分析,,如下列圖示。
由圖3和圖4可知,,對(duì)于Buck電路而言,,若開關(guān)管擊穿短路,由于沒隔離,,輸入端較高的電壓,,直接通過電感作用在負(fù)載端,負(fù)載很可能因?yàn)檫^壓燒毀,。
由圖5和圖6可知,,對(duì)于正激電路而言,同樣開關(guān)管擊穿短路,,對(duì)負(fù)載而言,,只是失去了供電的電源而斷電,不會(huì)對(duì)負(fù)載本身造成其它影響,。
三,、隔離與非隔離電源的應(yīng)用場(chǎng)合
通過了解隔離與非隔離電源的優(yōu)缺點(diǎn)可知,它們各有優(yōu)勢(shì),,對(duì)于一些常用的嵌入式供電選擇,,我們已可做成準(zhǔn)確的判斷:
1、 系統(tǒng)前級(jí)的電源,,為提高抗干擾性能,,保證可靠性,一般用隔離電源,;
2,、 電路板內(nèi)的IC或部分電路供電,從性價(jià)比和體積出發(fā),,優(yōu)先選用非隔離的方案,;
3、 對(duì)安全有要求的場(chǎng)合,,如需接市電的AC-DC,,或醫(yī)療用的電源,為保證人身的安全,,必須用隔離電源,,有些場(chǎng)合還必須用加強(qiáng)隔離的電源;
4,、 對(duì)于遠(yuǎn)程工業(yè)通信的供電,,為有效降低地電勢(shì)差和導(dǎo)線耦合干擾的影響,一般用隔離電源為每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)單獨(dú)供電;
5,、 對(duì)于采用電池供電,,對(duì)續(xù)航力要求嚴(yán)苛的場(chǎng)合,采用非隔離供電,。