开关电源按是否隔离分类

在给嵌入式系统设计电源电路，或选用成品电源模块时，要考虑的重要问题之一就是用隔离电源还是非隔离电源方案。在进行讨论之前，我们先了解下隔离与非隔离的概念，及两者的主要特点。

1） 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：

隔离电源是指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。非隔离电源是指输入回路和输出回路之间有直接的电流回路，例如，输入和输出之间是共地的。

2）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。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优缺点：

① 隔离模块的电磁抗干扰能力强，可靠性高，但成本高，效率差。

② 非隔离模块的结构很简单，成本低，效率高，安全性能差。

3）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, 涉及可能触电的场合，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。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；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。

4） 抗电强度

电源的隔离耐压在GB-4943国标中又叫抗电强度，这个GB-4943标准就是我们常说的信息类设备的安全标准，就是为了防止人员受到物理和电气伤害的国家标准，其中包括避免人受到电击伤害、物理伤害、爆炸等伤害。

开源电源的隔离变压器

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。

隔离变压器是用来把电力从交流电源转移到一个特定的设备。在这里，电源设备与电源分离，同时考虑到安全措施。此外，它还可以阻隔电容，使一次绕组和二次绕组联动。变压器通过感应从一个绕组到另一个绕组的电能，基本上增加了从一个绕组到另一个绕组的能量电压水平。隔离变压器促进电流隔离，防止电击、电路之间的电力传输以及敏感和可接受的装置产生电噪声。隔离变压器被设计用来抵抗来自接地回路的干扰，并减少减少减少电容耦合的绕组。变压器在线圈绕组上使用未连接的线轴。绕组互相打伤，使绝缘层保持在中间。在所有情况下，它们都受到静电屏蔽的保护，静电屏蔽位于绕组之间，用于为敏感设备（如实验室设备、计算机和其他电子设备）供电。

1、通过变压器的匝数比，实现电压的改变。电压的改变和电流的改变遵循匝比方程，如式：

2、它用来代替各种电路中的隔离。它们用于不同的行业，以满足不同的功能，而不降低或增加电流。它有助于以1:1的比例分离一次绕组和二次绕组。

3、它减轻了触电的危险。电力变压器是定制的，以提供人与资源的分离，确保安全。它把船和电源连接起来。在这种情况下，电源线不与电动翼连接。

4、它能减少噪音和其他声音。它可以防止由于将音频放大器信号与扬声器输出直接连接并将音频放大器与放大器模块分离而产生的任何噪声。

5、它促进了直流电源的隔离。这些通常用于定期放大数字信息的电话线。变压器将直流电与控制放大器的信号分开。

审核编辑：汤梓红