隔离电源定义

隔离电源是一种通过变压器或光耦等元件将输入电路（如市电）与输出电路（负载端）实现电气隔离的电源系统。其核心特性是输入和输出之间无直接电气连接，仅通过磁场或光信号传输能量，同时阻隔电流通路。

工作原理

隔离电源的工作流程可分为以下关键步骤：

1. 交流变直流（AC-DC整流滤波）
   市电交流电（如220V AC）首先经整流桥转化为脉动直流，再通过电容滤波得到高压直流电（约300V）。

2. 高频逆变（DC-AC转换）
   高压直流电由开关管（MOSFET/IGBT）切割成高频脉冲（通常20kHz-1MHz），大幅降低变压器体积需求。

3. 磁隔离变压（核心环节）
   高频脉冲输入隔离变压器的初级线圈，通过电磁感应传递到次级线圈，但初级和次级之间物理绝缘（无导线连接）。能量通过磁场传递，实现输入/输出的电气隔离。

4. 输出整流滤波（DC输出）
   次级线圈的高频交流电经整流二极管和滤波电容转换为稳定的低压直流电，供负载使用（如12V/5V DC）。

graph TD
    A[市电220V AC] --> B[整流滤波] 
    B --> C[高压直流 ~300V] 
    C --> D[高频开关管] 
    D --> E[高频脉冲] 
    E --> F[隔离变压器] 
    F --> G[磁耦合隔离] 
    G --> H[低压高频AC] 
    H --> I[整流滤波] 
    I --> J[稳定直流输出]

核心优势

1. 安全防护
   隔离层可阻断漏电流，防止触电（符合医疗设备安全标准如IEC 60601）。
2. 噪声抑制
   阻隔输入侧浪涌、EMI干扰（工业设备抗干扰关键）。
3. 地线环路消除
   避免多点接地导致电流环路噪声（精密测量设备必需）。
4. 电压浮动配置
   输出地电位可独立设定（如负压电路、差分供电）。

应用场景

• 医疗设备：心电图机、透析仪（安全隔离漏电流<10μA）。
• 工业控制：PLC、传感器（抑制电机/变频器干扰）。
• 通信设备：交换机光模块（隔离地线噪声）。
• 测试仪器：示波器探头（浮动测量高电压）。

与非隔离电源的对比

✅ 示例：医疗电源适配器（外壳标"隔离型"）使用变压器；
❌ 反例：简易USB充电器（无变压器，依赖电容降压）。

关键术语解析

• 隔离耐压：变压器绝缘层承受的电压值（如3000VAC/1分钟，测试标准）。
• 爬电距离：输入/输出引脚间的最小安全间距（PCB设计规范）。
• 光耦隔离：替代变压器的信号隔离方案（如反馈控制信号）。

隔离电源通过物理屏障在能量传输中构建"安全岛"，是兼顾可靠性与人身安全的电力转换关键技术。