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嵌入式硬件设计02-电源是否需要隔离?

2018-04-19来源: EEWORLD 关键字:电源

在产品设计时,倘若没有考虑应用环境对电源隔离的要求。产品到了应用时就会出现因设计方案的不当导致的系统不稳定,甚至出现高压损坏后级负载的情况,以及出现危害人身财产安全的情况。因此产品设计是否需要隔离至关重要。


“南航一名23岁空姐在iPhone5充电时打电话被电死”,新闻在网上引起广泛关注。充电器也能能危害生命?专家分析手机充电器内部变压器漏电,220VAC的交流电漏电到直流端,并通过数据线传导到了手机金属壳上,最终导致触电身亡,发生无可挽回的悲剧。


那么手机充电器输出端为什么会带有220V的交流电呢?隔离电源的选型要注意哪些事项?如何区分电源是隔离与非隔离?业内通用的看法是:


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,如图1所示;



图1  采用变压器的隔离电源


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。以隔离的反激电路和非隔离的BUCK电路为例,如图2所示。



图2  非隔离电源


一、隔离电源与非隔离电源的优缺点:


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所示,两者的优缺点几乎是相反的。




表1  隔离电源和非隔离电源的优缺点

二、隔离电源与非隔离电源的选择:


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设计,我们可总结出其选择的场合。


1、隔离电源 :


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;


对安全有要求的场合,如需接市电的AC-DC,或医疗用的电源和白色家电,为保证人身的安全,必须用隔离电源,如MPS的MP020,为原边反馈隔离型AC-DC,适合于1~10W应用 ;


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;


2、非隔离电源:


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;如MPS的MP150/157/MP174系列buck型非隔离AC-DC,适合于1~5W应用


对于工作电压低于36V,采用电池供电,对续航力要求严苛的场合,优先采用非隔离供电,如MPS的MP2451/MPQ2451。


三、隔离电源模块选型的注意事项:


要注意是AC-DC还是DC-DC。广州致远电子专注直流DC-DC隔离电源模块的开发,拥有多达上百种型号。


隔离电源模块的隔离耐压。例如隔离1000V DC 是否满足绝缘要求,广州致远电子的直流隔离模块从1000V DC 到6000V DC多个品种可供选择。


隔离电源模块是否有进行全面的可靠性测试。广州致远电子生产的电源模块经过了性能测试、容差测试、瞬态条件测试、可靠性测试、EMC电磁兼容测试、高低温测试、极限测试、寿命测试、安规测试等


隔离电源模块的生产工厂产线是否规范。广州致远电子的电源模块生产线通过了ISO9001, ISO14001,OHSAS18001等多项国际认证,如下图3所示。




图3  致远电子ISO认证


隔离电源模块是否有应用在工业、汽车等恶劣环境。ZLG致远电子的电源模块不仅仅大量应用与恶劣的工业环境,同时在新能源汽车的BMS管理系统中也游刃有余。


以上介绍了隔离电源和非隔离电源的区别,以及各自的优缺点、适应场合,以及隔离电源的选型注意事项,希望工程师在产品设计时能以此为参考,正确应用电源在产品的研发中,以及在产品出现故障后,快速定位问题所在。


而在隔离DC-DC电源方面,ZLG致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累,目前产品具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室,配备最先进、齐全的测试设备,全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试,静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV,可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场,为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。


关键字:电源

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/article_2018041928297.html
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