引言：

電源硬件電路可以設(shè)計(jì)為隔離式或非隔離式，核心的區(qū)別在于電路中是否存在電氣隔離，有隔離電路設(shè)計(jì)的電源可以隔離高壓輸入和輸出端，避免觸電等危險(xiǎn)事件；反之，非隔離電源沒有隔離元件和電路，直接通過二極管、電容、電感等元器件相連。

主要區(qū)別：

電路原理區(qū)別：

增加隔離元件后的原理圖

從電路設(shè)計(jì)原理來看，分析它們的不同電氣連接、接地要求等，我們可以得到下表對(duì)比結(jié)果。

我們這里不討論具體的隔離電源的設(shè)計(jì)方案，只評(píng)估隔離和非隔離電源的特性和區(qū)別。

隔離電源必須通過VDE、GB、UL等認(rèn)證級(jí)別的絕緣耐壓、局部放電等測(cè)試，而非隔離電源不需要這些，所以成本上來說隔離電源會(huì)額外增加測(cè)試和認(rèn)證成本。

隔離變壓器因?yàn)榘惭b了變壓器，所以存在損耗，效率偏低。

非隔離電源的優(yōu)點(diǎn)是不需要耐壓認(rèn)證測(cè)試，而且體積更小，效率更高，

非隔離電源的主要缺點(diǎn)是必須接地完好，否則可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或觸電，而隔離電源沒有這個(gè)問題存在。

使用場(chǎng)景區(qū)別：

哪些電子產(chǎn)品適合使用隔離電源來設(shè)計(jì)？

• 家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱等）
• 醫(yī)療設(shè)備（心電圖、超聲等）
• 手持測(cè)試儀器（頻譜分析儀）

以上三類電子產(chǎn)品只是一個(gè)舉例，很多需要人體接觸的電器設(shè)備都需要考慮使用隔離電源設(shè)計(jì)，防止用戶使用時(shí)漏電和觸電問題的發(fā)生，這也是安規(guī)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)所要求的。

除了家用電器外，還有我們?nèi)粘Ｉ钍褂玫慕祲洪_關(guān)電源、降壓電源等產(chǎn)品，它們都是從220V高壓轉(zhuǎn)為低壓，也是需要考慮做電氣隔離，另外隔離元件的加入能隔離共模電氣干擾，保證信號(hào)傳輸穩(wěn)定。

哪些電子產(chǎn)品適合使用非隔離電源來設(shè)計(jì)？

對(duì)于一些低功率電子產(chǎn)品，例如LED燈帶、充電寶、手機(jī)充電器燈產(chǎn)品，還有單片機(jī)系統(tǒng)，傳感器的供電，還有對(duì)產(chǎn)品體積有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，我們就可以考慮使用非隔離電源來設(shè)計(jì)它們，還有生活中常見的路由器、電視機(jī)頂盒等產(chǎn)品，因?yàn)樵谑褂脮r(shí)人體不需要直接接觸其高壓部分，整個(gè)產(chǎn)品采用封閉式設(shè)計(jì)，這樣的場(chǎng)合也會(huì)考慮使用非隔離設(shè)計(jì)。

差異總結(jié)：

通過以上對(duì)隔離電源和非隔離電源的區(qū)別介紹，我們知道了選用哪種電路設(shè)計(jì)電源的核心在于這個(gè)產(chǎn)品正常工作時(shí)是否需要人體接觸和是否易被電氣干擾。

• 當(dāng)考慮人體安全、高壓/低壓轉(zhuǎn)換、存在外部強(qiáng)干擾時(shí)，優(yōu)先選擇隔離電源設(shè)計(jì)。
• 當(dāng)電子產(chǎn)品屬于低功率，無人體接觸的封閉設(shè)計(jì)、控制研發(fā)成本、體積受限時(shí)，優(yōu)先考慮非隔離電源設(shè)計(jì)。

案例說明：

因?yàn)槲覀儗儆贓MC行業(yè)，所以我們使用我們熟悉的EMC測(cè)試儀器來說明如何選擇隔離電源和非隔離電源。

在EMC電磁兼容測(cè)試行業(yè)中，我們常使用前置放大器、頻譜分析儀、EMI接收機(jī)等EMC設(shè)備測(cè)量電子產(chǎn)品的電磁兼容性測(cè)試。這類設(shè)備都屬于高頻且高精度測(cè)量儀器，主要就是要求測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定且操作安全，結(jié)合以上隔離/非隔離電源的區(qū)別的描述，我們可以確定的說，這類設(shè)備應(yīng)該全部采用隔離電源的供電方式，原因如下：

抑制共模干擾和串?dāng)_

頻譜分析儀或EMI接收機(jī)的射頻前端、中頻處理模塊對(duì)電磁干擾（EMI）極其敏感。

頻譜分析儀或EMI接收機(jī)的工作原理圖

如果使用非隔離電源，則它們的輸入/輸出共地，220V市電交流電網(wǎng)中的諧波、浪涌、雜散干擾會(huì)直接傳導(dǎo)到核心測(cè)量電路，導(dǎo)致頻譜分析儀的基線噪聲抬升、信號(hào)失真、測(cè)量誤差增大。

而如果使用隔離電源通過變壓器 / 光耦的電氣隔離，可徹底阻斷電網(wǎng)側(cè)的共模干擾，同時(shí)隔離內(nèi)部各模塊間的串?dāng)_（如供電模塊與射頻模塊），為高精度頻譜分析提供干凈的電源環(huán)境。

保障EMC測(cè)試人員和設(shè)備的安全

如下圖所示，EUTTEST銷售的頻譜分析儀多為臺(tái)式設(shè)備或手持式設(shè)備，EMC測(cè)試人員需要直接在儀器面板上操作按鍵或旋鈕，并且經(jīng)常與其他測(cè)試設(shè)備（如信號(hào)源、示波器）互聯(lián)，這就滿足了之氣那所描述的需要人體頻繁接觸的場(chǎng)景。這時(shí)選用隔離電源就可以避免市電高壓串入設(shè)備外殼或操作界面，防止觸電風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生；而且隔離設(shè)計(jì)能避免多設(shè)備互聯(lián)時(shí)的地環(huán)路干擾（不同設(shè)備接地電位差導(dǎo)致的電流干擾），防止設(shè)備損壞或測(cè)量數(shù)據(jù)異常。

手持頻譜分析儀和臺(tái)式頻譜分析儀

內(nèi)部多模塊獨(dú)立供電

頻譜分析儀屬于精密設(shè)備，需要大量的射頻組件和電子模塊協(xié)同工作才能正常工作，例如內(nèi)置的前置放大器、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、顯示屏、其他控制電路等模塊，每種模塊需求的電壓都是不相同的，例如射頻模塊需 ±12V、DSP 需 5V/3.3V時(shí)，選用隔離電源設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)多通道的獨(dú)立隔離電源輸出，每個(gè)模塊之間都沒有直接的電氣連接，有效的防止電源噪聲在模塊之間串?dāng)_。

一些特殊的模塊：

當(dāng)然，頻譜分析儀內(nèi)部還有一些散熱風(fēng)扇、指示燈等內(nèi)部封裝的低壓負(fù)載模塊，這些模塊與核心的測(cè)量電路之間并沒有有效的連接，所以可以考慮在這些模塊上使用非隔離電源設(shè)計(jì)，但當(dāng)發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)造成整機(jī)異常時(shí)，還是需要優(yōu)先考慮修改為隔離電源設(shè)計(jì)方式。

總結(jié)：

采用隔離電源還是非隔離電源設(shè)計(jì)，除了考慮以上原因外，當(dāng)然還會(huì)受到公司領(lǐng)導(dǎo)層的決策、供應(yīng)鏈等大環(huán)境的影響，所以本文僅做參考，我們只需要了解了兩種電源設(shè)計(jì)原理的區(qū)別，然后在硬件設(shè)計(jì)流程中靈活的運(yùn)用和提出不同的方案，有備無患，從從容容，游刃有余。