在高度数字化的世界中，人们很容易将电子产品的安全性视为理所当然。我们可以把手机放在口袋里，连接到医疗设备，乘坐飞机而不会受到冲击，即使这些系统最终连接到高压电源。我们把这种安全很大程度上归功于隔离。

隔离是电子设备中的一种安全机制，可防止我们接触高压电流。它就像一个大坝，可以阻止电流的快速流动并保持其可控，因此即使是未经培训的用户也可以安全地与电子设备交互并避免触电风险。尽管隔离在某些应用中至关重要，但在其他应用中，它可能会增加不必要的成本和复杂性。

在隔离式和非隔离式电源之间进行选择取决于几个因素。让我们来探讨一下隔离式系统与非隔离式系统，以及如何为应用选择合适的系统。

一、什么是隔离电源：

隔离式电源与系统中的其他电路分开。隔离可以保护用户和下游组件免受来自输入电源的大电压和电流浪涌的影响。绝缘材料，如塑料电工胶带、硬塑料外壳，甚至几厘米的空气，都有助于防止电流到达人。变压器或耦合电感器等设备以受控方式传输电力，无需直接电气连接。

例如，变压器通常用于电力传输，并在没有任何接触的情况下将能量从一个电路磁耦合到另一个电路。隔离式电源还可以通过信号变压器或光隔离器通过隔离部分传输信号。在其他点添加功率因数校正和稳压器级有助于保持输出电流的安全稳定。

许多设备需要隔离式电源，以满足有助于降低电击风险的行业法规。例如：即使使用高压装置，用户也可能需要与电源的输出级进行交互。例如：插拔电线或调整控制设置。由于隔离将输出与输入分开，因此用户的电击风险要低得多。在许多情况下，这种减少足以让未经培训的用户与电源进行交互。

隔离功能可能会随着设备功率增大而失效，因此必须注意规格和最大电压，以保持隔离系统处于良好状态，尤其是在高压应用中。

二、为什么要使用隔离式电源：

隔离式电源是控制大量能量传输和创建可安全供人接触的电子设备的关键部分。可以将隔离式电源用于：

1．简化设计和使用：许多设备，如计算机和电视，都有敏感的组件，这些组件受益于更可控的能量流。虽然隔离式电源需要更多的组件，但可以帮助设计人员和工程师轻松满足这些对受控电流的需求。它们还可以通过消除特殊的培训要求来简化最终产品的使用。

2．符合安全法规和标准： 政府和行业组织（如国际电工委员会 （IEC）、国际标准化组织 （ISO） 和保险商实验室 （UL））通常要求对某些产品进行隔离。根据风险和产品类型，这些法规可能会概述某些类型或等级的绝缘材料。

3．断开接地回路：当两个设备通过不同的路径相互连接并接地时，就会形成接地环路。它们会破坏电流并产生噪声或干扰。隔离可以打破这些环路，通常用于对噪声敏感的电路。

4．创建浮动输出：浮动输出未接地，不引用另一个输出。许多产品使用浮动输出来增加安全性。其他设备，如飞机，需要浮动输出，因为不可能进行接地连接。通过将一个端子连接到另一个电路节点以将其固定到该电压，浮动输出还可以沿电路反转或移动输出。

三、什么是非隔离电源：

非隔离式电源没有绝缘层来隔离电路。输入和输出共享一个公共接地，因此电流可以通过单个电路在它们之间流动。由于两者是相连的，因此非隔离电源的输出可能会从输入端给用户带来危险，例如高电压。

非隔离系统仍然可以与用户隔离，以防止触电。以吹风机为例。它有一个加热器和一个风扇，两者都连接到电源，它们之间没有任何隔离。但是，它们通过吹风机的塑料主体和其他组件与用户隔离。

虽然非隔离式电源具有其他优点，但它们可能需要其他保护手段来防止人为接触。在某些情况下，只有经过培训的技术人员才能处理非隔离电源，因为他们了解安全要求。其他时候，产品将需要适应其他功能，例如安全屏障或防止系统连接到可能导致损坏或损坏的其他系统。例如，工业电源不应与手机充电器兼容。

四、为什么要使用非隔离式电源：

虽然它们缺乏隔离式电源的安全特性，但非隔离式电源具有其他优点，例如速度和设计方面的优势。当电路板安装在负载附近时，它们可以称为负载点电源，这有助于将高输入电压降低到较低电压。将非隔离式电源放置在隔离式电源的下游有助于缓解一些安全问题。

由于它们不需要隔离式电源的附加组件，因此非隔离式单元可以提供：

1．更紧凑的设计：非隔离式系统不需要变压器和光耦合器等组件，这使得设计人员可以制造更小的电源。当空间紧张时，它们可能是必需的。非隔离式电源也往往提供更高的开关频率，这可以使某些部件（如电容器和磁性元件）更小，从而进一步减小设备的尺寸。

2．节省成本：如果没有这些额外的组件，非隔离式电源可能更经济实惠。成本较低的一个重要原因是将变压器换成电感器。变压器通常必须定制，而电感器更容易现成购买。高水平的绝缘也会增加隔离式电源的成本，而非隔离式设备则不需要这种成本。

3．更高效的运营：非隔离式电源还具有效率优势。由于没有隔离栅，因此可以直接控制和监控输出，从而实现更好的性能和调节。此外，由于非隔离式电源体积更小，因此可以更靠近负载，这有助于最大限度地减少对传输线路的不利影响。

虽然这种性能的提高可能很诱人，但最终用户的安全至关重要。与电气工程的大多数方面一样，必须平衡这些优势与应用特性，例如可用空间、允许的干扰、效率要求、潜在的安全风险和预算。

五、隔离式电源和非隔离式电源有什么区别：

隔离式和非隔离式电源都是许多电子设备中必不可少的元件，从消费类笔记本电脑和搅拌机到工业制造设备、医疗成像机和关键任务军用车辆。适合应用的方案取决于一系列因素。以下是隔离式和非隔离式电源不同的一些主要领域。

1．安全与合规：

隔离式和非隔离式电源支持不同的用例。隔离式电源通常用于非专业人员（如消费者、患者和未经培训的员工）的安全可能面临风险的地方。它们可能需要额外的认证或验证，但它们可以帮助您避免可能损害您的底线和声誉的伤害或损坏情况。

使用隔离式电源将需要稍大且效率较低的系统，因此它可能不适合特别小的安装或需要最高效率的安装。

但是，非隔离式电源可以提供速度和效率，但它们可能需要其他预防措施以防止安全隐患。与我们的吹风机示例一样，整个系统可以与用户隔离。如果没有适当的安全机制，只有经过培训的技术人员才能与电源进行交互。

考虑产品必须满足的任何适用安全标准。即使没有要解决的标准，隔离也可以帮助降低风险并提高产品的整体安全性。通过有关典型用户和电源环境的信息来权衡隔离的必要性。

2．成本：

由于需要变压器和其他组件，隔离系统通常会增加电源成本。如果预算紧张，可能需要考虑还有什么地方可以降低成本，或者非孤立选项是否可行。如果有合理的预算并且能够应对增加的复杂性，那么隔离系统可以提高安全性并减少噪音。

3．大小：

所涉及的附加部件使隔离式系统更大，而非隔离式电源可能占用更少的空间。在狭小的空间内，隔离系统对于应用程序来说可能过于笨重。它给设计过程增加了一些复杂性，并且可能需要进行其他更改以补偿额外的尺寸。但是，隔离可以增加灵活性，允许断开接地环路并产生浮动输出。

4．效率：

隔离系统中的变压器损耗会降低其效率。对于效率阈值较小的应用，这种损耗可能足以使隔离变得不合适。如果需要隔离，则可能需要注意额外的热量产生或能源成本，以确保系统的高性能。

5．噪声：

隔离式电源可以通过分离电路来帮助降低对其敏感的电路中的噪声。例如，在某些应用中，断开接地环路可能会限制噪声并保持信号质量。

六、如何知道电源是隔离的还是非隔离：

1．检查电压： 在输入点和输出点之间连接一个值电阻器并测量电压。如果看到任何电压，则电源未隔离。

2．检查原理图：如果您仍然有电源的原理图，它们应指示设备是隔离的还是非隔离的。

3．询问制造商：在线查找或联系制造商以获取有关电源的信息。准备好型号，他们应该能够告诉设备是否是隔离的。

4．目视检查电源：隔离系统可能有一个正方形内的正方形图标，表明设备是双重绝缘的。如果刚收到电源，请检查包装上是否有冲击警告或保护性塑料外壳，这两者都可能指向非隔离系统。

七、如何选择合适的电源：

请记住，许多不同的因素会影响电源如何满足您的需求。考虑设备的使用方式、电源的特性、可能需要满足的标准以及可能存在的任何设计限制，例如电源功率或预算限制。

如果出现以下情况，可能希望使用隔离式电源：

1．正在将大电流从交流电转换为直流电或将直流电转换为直流电；

2．必须遵守某些行业的安全法规，例如医疗、IT 或视听应用；

3．需要断开接地环路或消除噪声；

4．需要为特定应用和产品创建浮动输出，例如用于质谱仪的检测器或用于阳极接地 X 射线管的灯丝。

但是，如果出现以下情况，可能希望使用非隔离式电源：

1．正在使用不会产生太多电流或不能在高电压下运行的小型电路板、电路或芯片；

2．用户不会以存在高冲击风险的方式与系统交互；

3．效率、紧凑性或经济性是重中之重；

4．需要权衡安全或技术要求与效率、功率和成本的需求。隔离在电源设计中起着重要作用。

因此从一开始就牢记这项技术。请注意用户将如何与产品交互，以及系统的其他部分（如上游组件和可用空间）将如何影响隔离式或非隔离式电源或受其影响。