在產品設計時,倘若沒有考慮應用環境對電源隔離的要求。產品到了應用時就會出現因設計方案的不當導致的系統不穩定,甚至出現高壓損壞后級負載的情況,以及出現危害人身財產安全的情況。因此產品設計是否需要隔離至關重要。
“南航一名23歲空姐在iPhone5充電時打電話被電死”,新聞在網上引起廣泛關注。充電器也能能危害生命?專家分析手機充電器內部變壓器漏電,220VAC的交流電漏電到直流端,并通過數據線傳導到了手機金屬殼上,最終導致觸電身亡,發生無可挽回的悲劇。
那么手機充電器輸出端為什么會帶有220V的交流電呢?隔離電源的選型要注意哪些事項?如何區分電源是隔離與非隔離?業內通用的看法是:
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,沒有電流回路,如圖1所示;
圖1 采用變壓器的隔離電源
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。以隔離的反激電路和非隔離的BUCK電路為例,如圖2所示。
圖2 非隔離電源
一、隔離電源與非隔離電源的優缺點:
結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缺點,如表1所示,兩者的優缺點幾乎是相反的。
表1 隔離電源和非隔離電源的優缺點
二、隔離電源與非隔離電源的選擇:
通過了解隔離與非隔離電源的優缺點可知,它們各有優勢,對于一些常用的嵌入式供電設計,我們可總結出其選擇的場合。
1、隔離電源 :
系統前級的電源,為提高抗干擾性能,保證可靠性,一般用隔離電源;
對安全有要求的場合,如需接市電的AC-DC,或醫療用的電源和白色家電,為保證人身的安全, 必須用隔離電源,如MPS的MP020,為原邊反饋隔離型AC-DC,適合于1~10W應用 ;
對于遠程工業通信的供電,為有效降低地電勢差和導線耦合干擾的影響,一般用隔離電源為每個通信節點單獨供電;
2、非隔離電源:
電路板內的IC或部分電路供電,從性價比和體積出發,優先選用非隔離的方案;如MPS的MP150/157/MP174系列buck型非隔離AC-DC,適合于1~5W應用
對于工作電壓低于36V,采用電池供電,對續航力要求嚴苛的場合,優先采用非隔離供電,如MPS的MP2451/MPQ2451。