电源方案选择：隔离还是非隔离

fannifu

电源隔离与非隔离的概念

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。

以BuckBoost及其隔离的版本反激电路为例:

非隔离电源





采用变压器的隔离电源




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，如表 1和表 2所示，两者的优缺点几乎是相反的。
表１　非隔离电源优缺点

优点	缺点
转换效率高	抗干扰能力差
体积小	不好实现输入，输出极性相同的升降压转换
成本低	难以实现多路输出
设计简单	安全性低
	电源异常后，对负载的损害大
	难实现宽电压输入范围

表２　隔离电源优缺点

优点	缺点
扰干扰能力强	转换效率较低
易实现输入、输出极性相同的长降压转换	体积较大
易实现多路输出	成本较高
安全性高	设计复杂度较大
电源异常后，对负载的损害小
易实现宽电压范围输入

对于上述的优缺点，大部分我们都很好理解，由于电源发生异常后，电源隔离与否对负载的危害大小，我们以Buck和它对应的隔离电路即正激电路来简单分析，如下列图示




对于Buck电路而言，若开关管击穿短路，由于没隔离，输入端较高的电压，直接通过电感作用在负载端，负载很可能因为过压烧毁。





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。