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。我們可以把手機放在口袋里，連接到醫(yī)療設(shè)備，乘坐飛機而不會受到?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)備中的一種安全機制，可防止我們接觸高壓電流。它就像一個大壩，可以阻止電流的快速流動并保持其可控，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。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)行選擇取決于幾個因素。讓我們來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。隔離可以保護(hù)用戶和下游組件免受來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，無需直接電氣連接。

例如，變壓器通常用于電力傳輸，并在沒有任何接觸的情況下將能量從一個電路磁耦合到另一個電路。隔離式電源還可以通過信號變壓器或光隔離器通過隔離部分傳輸信號。在其他點添加功率因數(shù)校正和穩(wěn)壓器級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，因此用戶的電擊風(fēng)險要低得多。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。可以將隔離式電源用于：

1．簡化設(shè)計和使用：許多設(shè)備，如計算機和電視，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)計人員和工程師輕松滿足這些對受控電流的需求。它們還可以通過消除特殊的培訓(xùn)要求來簡化最終產(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（如國際電工委員會 （IEC）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO） 和保險商實驗室 （UL））通常要求對某些產(chǎn)品進(jìn)行隔離。根據(jù)風(fēng)險和產(chǎn)品類型，這些法規(guī)可能會概述某些類型或等級的絕緣材料。

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

4．創(chuàng)建浮動輸出：浮動輸出未接地，不引用另一個輸出。許多產(chǎn)品使用浮動輸出來增加安全性。其他設(shè)備，如飛機，需要浮動輸出，因為不可能進(jìn)行接地連接。通過將一個端子連接到另一個電路節(jié)點以將其固定到該電壓，浮動輸出還可以沿電路反轉(zhuǎn)或移動輸出。

三、什么是非隔離電源：

非隔離式電源沒有絕緣層來隔離電路。輸入和輸出共享一個公共接地，因此電流可以通過單個電路在它們之間流動。由于兩者是相連的，因此非隔離電源的輸出可能會從輸入端給用戶帶來危險，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)機為例。它有一個加熱器和一個風(fēng)扇，兩者都連接到電源，它們之間沒有任何隔離。但是，它們通過吹風(fēng)機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，但它們可能需要其他保護(hù)手段來防止人為接觸。在某些情況下，只有經(jīng)過培訓(xùn)的技術(shù)人員才能處理非隔離電源，因為他們了解安全要求。其他時候，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，例如速度和設(shè)計方面的優(yōu)勢。當(dāng)電路板安裝在負(fù)載附近時，它們可以稱為負(fù)載點電源，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：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)計人員可以制造更小的電源。當(dāng)空間緊張時，它們可能是必需的。非隔離式電源也往往提供更高的開關(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：如果沒有這些額外的組件，非隔離式電源可能更經(jīng)濟(jì)實惠。成本較低的一個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)成購買。高水平的絕緣也會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．更高效的運營：非隔離式電源還具有效率優(yōu)勢。由于沒有隔離柵，因此可以直接控制和監(jiān)控輸出，從而實現(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，從消費類筆記本電腦和攪拌機到工業(yè)制造設(shè)備、醫(yī)療成像機和關(guān)鍵任務(wù)軍用車輛。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業(yè)人員（如消費者、患者和未經(jīng)培訓(xùn)的員工）的安全可能面臨風(fēng)險的地方。它們可能需要額外的認(rèn)證或驗證，但它們可以幫助您避免可能損害您的底線和聲譽的傷害或損壞情況。

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)機示例一樣，整個系統(tǒng)可以與用戶隔離。如果沒有適當(dāng)?shù)陌踩珯C制，只有經(jīng)過培訓(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)。即使沒有要解決的標(biāo)準(zhǔn)，隔離也可以幫助降低風(fēng)險并提高產(chǎn)品的整體安全性。通過有關(guān)典型用戶和電源環(huán)境的信息來權(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，或者非孤立選項是否可行。如果有合理的預(yù)算并且能夠應(yīng)對增加的復(fù)雜性，那么隔離系統(tǒng)可以提高安全性并減少噪音。

3．大小：

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)對于應(yīng)用程序來說可能過于笨重。它給設(shè)計過程增加了一些復(fù)雜性，并且可能需要進(jìn)行其他更改以補償額外的尺寸。但是，隔離可以增加靈活性，允許斷開接地環(huán)路并產(chǎn)生浮動輸出。

4．效率：

隔離系統(tǒng)中的變壓器損耗會降低其效率。對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分離電路來幫助降低對其敏感的電路中的噪聲。例如，在某些應(yīng)用中，斷開接地環(huán)路可能會限制噪聲并保持信號質(zhì)量。

六、如何知道電源是隔離的還是非隔離：

1．檢查電壓： 在輸入點和輸出點之間連接一個值電阻器并測量電壓。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，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：

請記住，許多不同的因素會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?wèi)?yīng)用；

3．需要斷開接地環(huán)路或消除噪聲；

4．需要為特定應(yīng)用和產(chǎn)品創(chuàng)建浮動輸出，例如用于質(zhì)譜儀的檢測器或用于陽極接地 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．正在使用不會產(chǎn)生太多電流或不能在高電壓下運行的小型電路板、電路或芯片；

2．用戶不會以存在高沖擊風(fēng)險的方式與系統(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)計中起著重要作用。

因此從一開始就牢記這項技術(shù)。請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。