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嵌入式硬件設計02-電源是否需要隔離?

2018-04-18

  在產品設計時,,倘若沒有考慮應用環(huán)境對電源隔離的要求,。產品到了應用時就會出現(xiàn)因設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(wǎng)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(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)內通用的看法是:

  l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;

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  圖1  采用變壓器的隔離電源

  l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,。

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  圖2  非隔離電源

  一、隔離電源與非隔離電源的優(yōu)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(yōu)缺點,,如表1所示,兩者的優(yōu)缺點幾乎是相反的,。

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  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計,,我們可總結出其選擇的場合,。

  1、隔離電源 :

  l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,;

  l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應用 ;

  l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:

  l電路板內的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應用

  l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:

  l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,。

  l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,。

  l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

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

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  圖3  致遠電子ISO認證

  l隔離電源模塊是否有應用在工業(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、適應場合,,以及隔離電源的選型注意事項,,希望工程師在產品設計時能以此為參考,正確應用電源在產品的研發(fā)中,,以及在產品出現(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),、生產的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累,目前產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品性能建設了行業(yè)內一流的測試實驗室,,配備最先進、齊全的測試設備,,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,。

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