嵌入式硬件設(shè)計02-電源是否需要隔離？

　　在產(chǎn)品設(shè)計時，倘若沒有考慮應(yīng)用環(huán)境對電源隔離的要求。產(chǎn)品到了應(yīng)用時就會出現(xiàn)因設(shè)計方案的不當導致的系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)高壓損壞后級負載的情況，以及出現(xiàn)危害人身財產(chǎn)安全的情況。因此產(chǎn)品設(shè)計是否需要隔離至關(guān)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(wǎng)上引起廣泛關(guān)注。充電器也能能危害生命?專家分析手機充電器內(nèi)部變壓器漏電，220VAC的交流電漏電到直流端，并通過數(shù)據(jù)線傳導到了手機金屬殼上，最終導致觸電身亡，發(fā)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(qū)分電源是隔離與非隔離?業(yè)內(nèi)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(tài)，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(yōu)缺點：

　　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，如表1所示，兩者的優(yōu)缺點幾乎是相反的。

　　表1 隔離電源和非隔離電源的優(yōu)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(yōu)缺點可知，它們各有優(yōu)勢，對于一些常用的嵌入式供電設(shè)計，我們可總結(jié)出其選擇的場合。

　　1、隔離電源 ：

　　? 系統(tǒng)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(yī)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(yīng)用 ;

　　? 對于遠程工業(yè)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(jié)點單獨供電;

　　2、非隔離電源：

　　? 電路板內(nèi)的IC或部分電路供電，從性價比和體積出發(fā)，優(yōu)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(yīng)用

　　? 對于工作電壓低于36V，采用電池供電，對續(xù)航力要求嚴苛的場合，優(yōu)先采用非隔離供電，如MPS的MP2451/MPQ2451。

　　三、隔離電源模塊選型的注意事項：

　　? 要注意是AC-DC還是DC-DC。廣州致遠電子專注直流DC-DC隔離電源模塊的開發(fā)，擁有多達上百種型號。

　　? 隔離電源模塊的隔離耐壓。例如隔離1000V DC 是否滿足絕緣要求，廣州致遠電子的直流隔離模塊從1000V DC 到6000V DC多個品種可供選擇。

　　? 隔離電源模塊是否有進行全面的可靠性測試。廣州致遠電子生產(chǎn)的電源模塊經(jīng)過了性能測試、容差測試、瞬態(tài)條件測試、可靠性測試、EMC電磁兼容測試、高低溫測試、極限測試、壽命測試、安規(guī)測試等

　　? 隔離電源模塊的生產(chǎn)工廠產(chǎn)線是否規(guī)范。廣州致遠電子的電源模塊生產(chǎn)線通過了ISO9001, ISO14001，OHSAS18001等多項國際認證，如下圖3所示。

　　圖3 致遠電子ISO認證

　　? 隔離電源模塊是否有應(yīng)用在工業(yè)、汽車等惡劣環(huán)境。ZLG致遠電子的電源模塊不僅僅大量應(yīng)用與惡劣的工業(yè)環(huán)境，同時在新能源汽車的BMS管理系統(tǒng)中也游刃有余。

　　以上介紹了隔離電源和非隔離電源的區(qū)別，以及各自的優(yōu)缺點、適應(yīng)場合，以及隔離電源的選型注意事項，希望工程師在產(chǎn)品設(shè)計時能以此為參考，正確應(yīng)用電源在產(chǎn)品的研發(fā)中，以及在產(chǎn)品出現(xiàn)故障后，快速定位問題所在。

　　而在隔離DC-DC電源方面，ZLG致遠電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累，目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時致遠電子為保證電源產(chǎn)品性能建設(shè)了行業(yè)內(nèi)一流的測試實驗室，配備最先進、齊全的測試設(shè)備，全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，可應(yīng)用于絕大部分復雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案。