在高度數(shù)字化的世界中，人們很容易將電子產(chǎn)品的安全性視為理所當(dāng)然。我們可以把手機(jī)放在口袋里，連接到醫(yī)療設(shè)備，乘坐飛機(jī)而不會(huì)受到?jīng)_擊，即使這些系統(tǒng)最終連接到高壓電源。我們把這種安全很大程度上歸功于隔離。

隔離是電子設(shè)備中的一種安全機(jī)制，可防止我們接觸高壓電流。它就像一個(gè)大壩，可以阻止電流的快速流動(dòng)并保持其可控，因此即使是未經(jīng)培訓(xùn)的用戶也可以安全地與電子設(shè)備交互并避免觸電風(fēng)險(xiǎn)。盡管隔離在某些應(yīng)用中至關(guān)重要，但在其他應(yīng)用中，它可能會(huì)增加不必要的成本和復(fù)雜性。

在隔離式和非隔離式電源之間進(jìn)行選擇取決于幾個(gè)因素。讓我們來(lái)探討一下隔離式系統(tǒng)與非隔離式系統(tǒng)，以及如何為應(yīng)用選擇合適的系統(tǒng)。

一、什么是隔離電源：

隔離式電源與系統(tǒng)中的其他電路分開(kāi)。隔離可以保護(hù)用戶和下游組件免受來(lái)自輸入電源的大電壓和電流浪涌的影響。絕緣材料，如塑料電工膠帶、硬塑料外殼，甚至幾厘米的空氣，都有助于防止電流到達(dá)人。變壓器或耦合電感器等設(shè)備以受控方式傳輸電力，無(wú)需直接電氣連接。

例如，變壓器通常用于電力傳輸，并在沒(méi)有任何接觸的情況下將能量從一個(gè)電路磁耦合到另一個(gè)電路。隔離式電源還可以通過(guò)信號(hào)變壓器或光隔離器通過(guò)隔離部分傳輸信號(hào)。在其他點(diǎn)添加功率因數(shù)校正和穩(wěn)壓器級(jí)有助于保持輸出電流的安全穩(wěn)定。

許多設(shè)備需要隔離式電源，以滿足有助于降低電擊風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)法規(guī)。例如：即使使用高壓裝置，用戶也可能需要與電源的輸出級(jí)進(jìn)行交互。例如：插拔電線或調(diào)整控制設(shè)置。由于隔離將輸出與輸入分開(kāi)，因此用戶的電擊風(fēng)險(xiǎn)要低得多。在許多情況下，這種減少足以讓未經(jīng)培訓(xùn)的用戶與電源進(jìn)行交互。

隔離功能可能會(huì)隨著設(shè)備功率增大而失效，因此必須注意規(guī)格和最大電壓，以保持隔離系統(tǒng)處于良好狀態(tài)，尤其是在高壓應(yīng)用中。

二、為什么要使用隔離式電源：

隔離式電源是控制大量能量傳輸和創(chuàng)建可安全供人接觸的電子設(shè)備的關(guān)鍵部分?？梢詫⒏綦x式電源用于：

1．簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和使用：許多設(shè)備，如計(jì)算機(jī)和電視，都有敏感的組件，這些組件受益于更可控的能量流。雖然隔離式電源需要更多的組件，但可以幫助設(shè)計(jì)人員和工程師輕松滿足這些對(duì)受控電流的需求。它們還可以通過(guò)消除特殊的培訓(xùn)要求來(lái)簡(jiǎn)化最終產(chǎn)品的使用。

2．符合安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)： 政府和行業(yè)組織（如國(guó)際電工委員會(huì) （IEC）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO） 和保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室 （UL））通常要求對(duì)某些產(chǎn)品進(jìn)行隔離。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品類(lèi)型，這些法規(guī)可能會(huì)概述某些類(lèi)型或等級(jí)的絕緣材料。

3．?dāng)嚅_(kāi)接地回路：當(dāng)兩個(gè)設(shè)備通過(guò)不同的路徑相互連接并接地時(shí)，就會(huì)形成接地環(huán)路。它們會(huì)破壞電流并產(chǎn)生噪聲或干擾。隔離可以打破這些環(huán)路，通常用于對(duì)噪聲敏感的電路。

4．創(chuàng)建浮動(dòng)輸出：浮動(dòng)輸出未接地，不引用另一個(gè)輸出。許多產(chǎn)品使用浮動(dòng)輸出來(lái)增加安全性。其他設(shè)備，如飛機(jī)，需要浮動(dòng)輸出，因?yàn)椴豢赡苓M(jìn)行接地連接。通過(guò)將一個(gè)端子連接到另一個(gè)電路節(jié)點(diǎn)以將其固定到該電壓，浮動(dòng)輸出還可以沿電路反轉(zhuǎn)或移動(dòng)輸出。

三、什么是非隔離電源：

非隔離式電源沒(méi)有絕緣層來(lái)隔離電路。輸入和輸出共享一個(gè)公共接地，因此電流可以通過(guò)單個(gè)電路在它們之間流動(dòng)。由于兩者是相連的，因此非隔離電源的輸出可能會(huì)從輸入端給用戶帶來(lái)危險(xiǎn)，例如高電壓。

非隔離系統(tǒng)仍然可以與用戶隔離，以防止觸電。以吹風(fēng)機(jī)為例。它有一個(gè)加熱器和一個(gè)風(fēng)扇，兩者都連接到電源，它們之間沒(méi)有任何隔離。但是，它們通過(guò)吹風(fēng)機(jī)的塑料主體和其他組件與用戶隔離。

雖然非隔離式電源具有其他優(yōu)點(diǎn)，但它們可能需要其他保護(hù)手段來(lái)防止人為接觸。在某些情況下，只有經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的技術(shù)人員才能處理非隔離電源，因?yàn)樗麄兞私獍踩?。其他時(shí)候，產(chǎn)品將需要適應(yīng)其他功能，例如安全屏障或防止系統(tǒng)連接到可能導(dǎo)致?lián)p壞或損壞的其他系統(tǒng)。例如，工業(yè)電源不應(yīng)與手機(jī)充電器兼容。

四、為什么要使用非隔離式電源：

雖然它們?nèi)狈Ω綦x式電源的安全特性，但非隔離式電源具有其他優(yōu)點(diǎn)，例如速度和設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)電路板安裝在負(fù)載附近時(shí)，它們可以稱(chēng)為負(fù)載點(diǎn)電源，這有助于將高輸入電壓降低到較低電壓。將非隔離式電源放置在隔離式電源的下游有助于緩解一些安全問(wèn)題。

由于它們不需要隔離式電源的附加組件，因此非隔離式單元可以提供：

1．更緊湊的設(shè)計(jì)：非隔離式系統(tǒng)不需要變壓器和光耦合器等組件，這使得設(shè)計(jì)人員可以制造更小的電源。當(dāng)空間緊張時(shí)，它們可能是必需的。非隔離式電源也往往提供更高的開(kāi)關(guān)頻率，這可以使某些部件（如電容器和磁性元件）更小，從而進(jìn)一步減小設(shè)備的尺寸。

2．節(jié)省成本：如果沒(méi)有這些額外的組件，非隔離式電源可能更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。成本較低的一個(gè)重要原因是將變壓器換成電感器。變壓器通常必須定制，而電感器更容易現(xiàn)成購(gòu)買(mǎi)。高水平的絕緣也會(huì)增加隔離式電源的成本，而非隔離式設(shè)備則不需要這種成本。

3．更高效的運(yùn)營(yíng)：非隔離式電源還具有效率優(yōu)勢(shì)。由于沒(méi)有隔離柵，因此可以直接控制和監(jiān)控輸出，從而實(shí)現(xiàn)更好的性能和調(diào)節(jié)。此外，由于非隔離式電源體積更小，因此可以更靠近負(fù)載，這有助于最大限度地減少對(duì)傳輸線路的不利影響。

雖然這種性能的提高可能很誘人，但最終用戶的安全至關(guān)重要。與電氣工程的大多數(shù)方面一樣，必須平衡這些優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用特性，例如可用空間、允許的干擾、效率要求、潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)算。

五、隔離式電源和非隔離式電源有什么區(qū)別：

隔離式和非隔離式電源都是許多電子設(shè)備中必不可少的元件，從消費(fèi)類(lèi)筆記本電腦和攪拌機(jī)到工業(yè)制造設(shè)備、醫(yī)療成像機(jī)和關(guān)鍵任務(wù)軍用車(chē)輛。適合應(yīng)用的方案取決于一系列因素。以下是隔離式和非隔離式電源不同的一些主要領(lǐng)域。

1．安全與合規(guī)：

隔離式和非隔離式電源支持不同的用例。隔離式電源通常用于非專(zhuān)業(yè)人員（如消費(fèi)者、患者和未經(jīng)培訓(xùn)的員工）的安全可能面臨風(fēng)險(xiǎn)的地方。它們可能需要額外的認(rèn)證或驗(yàn)證，但它們可以幫助您避免可能損害您的底線和聲譽(yù)的傷害或損壞情況。

使用隔離式電源將需要稍大且效率較低的系統(tǒng)，因此它可能不適合特別小的安裝或需要最高效率的安裝。

但是，非隔離式電源可以提供速度和效率，但它們可能需要其他預(yù)防措施以防止安全隱患。與我們的吹風(fēng)機(jī)示例一樣，整個(gè)系統(tǒng)可以與用戶隔離。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)陌踩珯C(jī)制，只有經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的技術(shù)人員才能與電源進(jìn)行交互。

考慮產(chǎn)品必須滿足的任何適用安全標(biāo)準(zhǔn)。即使沒(méi)有要解決的標(biāo)準(zhǔn)，隔離也可以幫助降低風(fēng)險(xiǎn)并提高產(chǎn)品的整體安全性。通過(guò)有關(guān)典型用戶和電源環(huán)境的信息來(lái)權(quán)衡隔離的必要性。

2．成本：

由于需要變壓器和其他組件，隔離系統(tǒng)通常會(huì)增加電源成本。如果預(yù)算緊張，可能需要考慮還有什么地方可以降低成本，或者非孤立選項(xiàng)是否可行。如果有合理的預(yù)算并且能夠應(yīng)對(duì)增加的復(fù)雜性，那么隔離系統(tǒng)可以提高安全性并減少噪音。

3．大?。?/strong>

所涉及的附加部件使隔離式系統(tǒng)更大，而非隔離式電源可能占用更少的空間。在狹小的空間內(nèi)，隔離系統(tǒng)對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)可能過(guò)于笨重。它給設(shè)計(jì)過(guò)程增加了一些復(fù)雜性，并且可能需要進(jìn)行其他更改以補(bǔ)償額外的尺寸。但是，隔離可以增加靈活性，允許斷開(kāi)接地環(huán)路并產(chǎn)生浮動(dòng)輸出。

4．效率：

隔離系統(tǒng)中的變壓器損耗會(huì)降低其效率。對(duì)于效率閾值較小的應(yīng)用，這種損耗可能足以使隔離變得不合適。如果需要隔離，則可能需要注意額外的熱量產(chǎn)生或能源成本，以確保系統(tǒng)的高性能。

5．噪聲：

隔離式電源可以通過(guò)分離電路來(lái)幫助降低對(duì)其敏感的電路中的噪聲。例如，在某些應(yīng)用中，斷開(kāi)接地環(huán)路可能會(huì)限制噪聲并保持信號(hào)質(zhì)量。

六、如何知道電源是隔離的還是非隔離：

1．檢查電壓： 在輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)之間連接一個(gè)值電阻器并測(cè)量電壓。如果看到任何電壓，則電源未隔離。

2．檢查原理圖：如果您仍然有電源的原理圖，它們應(yīng)指示設(shè)備是隔離的還是非隔離的。

3．詢問(wèn)制造商：在線查找或聯(lián)系制造商以獲取有關(guān)電源的信息。準(zhǔn)備好型號(hào)，他們應(yīng)該能夠告訴設(shè)備是否是隔離的。

4．目視檢查電源：隔離系統(tǒng)可能有一個(gè)正方形內(nèi)的正方形圖標(biāo)，表明設(shè)備是雙重絕緣的。如果剛收到電源，請(qǐng)檢查包裝上是否有沖擊警告或保護(hù)性塑料外殼，這兩者都可能指向非隔離系統(tǒng)。

七、如何選擇合適的電源：

請(qǐng)記住，許多不同的因素會(huì)影響電源如何滿足您的需求。考慮設(shè)備的使用方式、電源的特性、可能需要滿足的標(biāo)準(zhǔn)以及可能存在的任何設(shè)計(jì)限制，例如電源功率或預(yù)算限制。

如果出現(xiàn)以下情況，可能希望使用隔離式電源：

1．正在將大電流從交流電轉(zhuǎn)換為直流電或?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為直流電；

2．必須遵守某些行業(yè)的安全法規(guī)，例如醫(yī)療、IT 或視聽(tīng)?wèi)?yīng)用；

3．需要斷開(kāi)接地環(huán)路或消除噪聲；

4．需要為特定應(yīng)用和產(chǎn)品創(chuàng)建浮動(dòng)輸出，例如用于質(zhì)譜儀的檢測(cè)器或用于陽(yáng)極接地 X 射線管的燈絲。

但是，如果出現(xiàn)以下情況，可能希望使用非隔離式電源：

1．正在使用不會(huì)產(chǎn)生太多電流或不能在高電壓下運(yùn)行的小型電路板、電路或芯片；

2．用戶不會(huì)以存在高沖擊風(fēng)險(xiǎn)的方式與系統(tǒng)交互；

3．效率、緊湊性或經(jīng)濟(jì)性是重中之重；

4．需要權(quán)衡安全或技術(shù)要求與效率、功率和成本的需求。隔離在電源設(shè)計(jì)中起著重要作用。

因此從一開(kāi)始就牢記這項(xiàng)技術(shù)。請(qǐng)注意用戶將如何與產(chǎn)品交互，以及系統(tǒng)的其他部分（如上游組件和可用空間）將如何影響隔離式或非隔離式電源或受其影響。