隔离和非隔离电源的区别

一、电源隔离与非隔离

电源的隔离与非隔离，主要是针对开关电源而言，业内比较通用的看法是：

1、隔离电源：电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接，输入和输出之间是绝缘的高阻态，没有电流回路。

2、非隔离电源：输入和输出之间有直接的电流回路，例如，输入和输出之间是共地的。

1.1 安全性

隔离电源的输入和输出之间有一层绝缘材料，通常是隔离变压器。

隔离电源是使用变压器将220V电压通过变压器将电压降到较低的电压，然后再整流成直流电输出供电使用。因为变压器的主线圈承受220V电压，次级线圈只承受输出的低交流电压，并且主次线圈之间并不直接连接，所以称为隔离电源。变压器的转换过程是：电-磁-电，没有和大地连接，所以不会发生触电危险。

非隔离电源没有电气隔离，而是将输入电路电源直接连接到输出电路电源。

非隔离电源是用220V直接输入到电子电路，在通过电子元件降压输出，输入输出是通过电子元件直接连接的，所以称非隔离电源;两者从表面上看就是有无变压器的区别。LED非隔离设计仅限于双绝缘产品，例如灯泡的替代产品，其中LED和整个产品都集成并密封在非导电塑料中，因此，最终用户并没有任何触电的危险。二级产品都是隔离型的，价格相对比较昂贵。非隔离电路是输入电源通过升降压之后直接加在了LED负载上，有触电危险存在。

所以要通过安规认证，比如3C、UL、CE等，非隔离就麻烦，一般生产厂家没有绝对的设计技术实力，一般不好通过。因为绝缘及爬电距离不够，只能从灯具物理结构设计了。灯管是可以接受的，也有全塑的，比如，通常LED和铝散热器之间的绝缘也就靠铝基板的印制板的薄膜绝缘。虽然这个绝缘层可以耐 2000V高压，但有时螺丝孔的毛刺会产生所谓的爬电现象，使得难以通过CE认证。

但作为完整的LED照明灯具产品，产品表面使用者能接触到的部分一定要经过隔离，不能让人触电。而从产品整个系统而言，隔离是不可避免的，区别只是设置隔离的位置不同。作为一个让最终用户能安全使用的产品，一定会考虑绝缘与隔离的可靠性。

注意：需要提醒的是，有些厂家为了节省成本，采用在主线圈上直接抽头提取低电压的办法，这种办法看似有变压器，实际没有次级线圈，不能算是隔离电源！

1.2 电性能

从性能上说，隔离电源的优点是：不会对人体造成威胁，宽电压表现很好，电压范围略比隔离的差些，非隔离的电压范围在110V-300V之间；而隔离电源能做到60-300V。高低电流很均匀。隔离型驱动安全但效率较低，非隔离型驱动效率较高，应按实际使用的要求来选隔离型还是非隔离型驱动。

从恒流精度上：隔离型可以做到±5%以内，而非隔离型则很难做到。

非隔离电路对于浪涌十分敏感，抑制能力差。雷击浪涌，这种电压是瞬间高压，高达几千伏，时间很短，能量极强，这个电压进入电源，对于非隔离BUCK 电路，会瞬间传达到输出，击坏恒流检测环，或是进一步击坏芯片，造成300V直通，而烧掉整条灯管。事实上就是指非隔离电源，在批量出货时，返修率高于隔离LED驱动电源，大都是因为炸坏。而隔离电源炸坏的机率要小不少，非隔离的一般在2%至3%左右。

很多电网电压不稳，隔离也会，现象也是芯片、MOS管、恒流环路全烧坏，但隔离相对少得多。

注意：所以非隔离防浪涌的压敏电阻必不可少，没有压敏能质保的都是浮云。

1.3. 成本与效率

电子产品的成本不光是设计生产成本，批量大的产品也包括维修成本。就LED电源电路结构而言，目前的隔离型方案多是AC/DC的反激式 (Flyback)电路方案，因此相对电路较复杂、成本较高。非隔离型基本是采用DC/DC的升压(Boost)或降压(Buck)电路，则相对电路较简单，因而成本也相对较低。

非隔离由于少了变压的能损耗，效率一般能达到90%以上，而且有更高的功率因素。而隔离一般能效在88%，视功率而定，所以隔离电源发热也比较大。

非隔离电源在效率和成本上比隔离电源较有优势。隔离电源效率不易做高,处理不好的话热量很大,成本也高,尤其是做那种内置灯管的LED日光灯。但非隔离电源,因为对雷击浪涌电压抑制能力较差,大批量出货时,就会遇到很多损坏。

相比隔离电源，非隔离电源主要是减少了变压器，以最少的用料来设计架构，做到相同的产品功能，所以非隔离成本有较大的优势。这估计就是非隔离电源在中国很吃香的原因了。

注意：在低压供电的LED灯具中，以效率和成本优先的原则，其实非隔离型方案是最佳的选择。

二、隔离电源与非隔离电源的优缺点

由上述概念可知，对于常用的电源拓扑而言，非隔离电源主要有：Buck、Boost、Buck-Boost等；而隔离电源主要有各种带隔离变压器的反激、正激、半桥、LLC等拓扑。

结合常用的隔离与非隔离电源，我们从直观上就可得出它们的一些优缺点，两者的优缺点几乎是相反的。

使用隔离或非隔离的电源，需了解实际项目对电源的需求是怎样的，但在此之前，可了解下隔离和非隔离电源的主要差别：

1、隔离模块的可靠性高，但成本高，效率差点。

2、非隔离模块的结构很简单，成本低，效率高，安全性能差。

因此，在如下几个场合，建议用隔离电源：

1、涉及可能触电的场合，如从电网取电，转成低压直流的场合，需用隔离的AC-DC电源;

2、串行通信总线通过RS-232、RS-485和控制器局域网(CAN)等物理网络传送数据，这些相互连接的系统每个都配备有自己的电源，而且各系统之间往往间隔较远，因此，我们通常需要隔离电源进行电气隔离来确保系统的物理安全，且通过隔离切断接地回路，来保护系统免受瞬态高电压冲击，同时减少信号失真;

3、对外的I/O端口，为保证系统的可靠运行，也建议对I/O端口做电源隔离。

三、隔离与非隔离电源的应用场合

通过了解隔离与非隔离电源的优缺点可知，它们各有优势，对于一些常用的嵌入式供电选择，我们已可做成准确的判断：

1、系统前级的电源，为提高抗干扰性能，保证可靠性，一般用隔离电源。

2、电路板内的IC或部分电路供电，从性价比和体积出发，优先选用非隔离的方案。

3、对安全有要求的场合，如需接市电的AC-DC，或医疗用的电源，为保证人身的安全，必须用隔离电源，有些场合还必须用加强隔离的电源。

4、对于远程工业通信的供电，为有效降低地电势差和导线耦合干扰的影响，一般用隔离电源为每个通信节点单独供电。

5、对于采用电池供电，对续航力要求严苛的场合，采用非隔离供电。

从LED电源的角度进行分析：

用隔离的绝缘变压器还是用隔离的防护灯罩外壳，通常需要从多方面去分析，例如成本与製造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求等。这两种类型的设计都将会继续使用，因为每个设计分别满足了不同的市场需求。

从负载范围说，一般来讲隔离电源的输出带载范围为30-42V，非隔离带载范围可以为30-84V。众多LED厂家在选择电源的时候为了整体的适应性都要求电源能够适应全电压90-265V输入，带载范围也要求高达84V，这样的选择是存在一定风险和隐患的。90V输入的时候电源可能丧失恒流功能，THD这些。非隔离适合做高压小电流，做大电流成本并不比隔离的便宜。

非隔离电源适合的场合：首先是室内的灯具，这种室内用电环境较好，浪涌影响小，草帽和贴片LED，使用的场合是高压小电流。低压大电流用非隔离没有意义，因为低压大电流非隔离的效率并不比隔离的高，成本也低不到多少去，不太适合集中式照明，何谓集中照明，即在同一条AC线上点上几百只灯具，这时因为一条线上灯具太多，此条线上电压环境较脏，所以击坏灯具的机率变大，故非隔离电源做的LED灯具。

从产品整个系统而言，隔离是不可避免的，区别只是设置隔离的位置不同。有些设计者採用隔离的变压器设计，因此他们可以简化散热和灯罩的设计（散热的设计怎么简化啊？隔离的效率低热量就大啊，只是简化灯具隔离设计吧？）。如果用非隔离的驱动设计，在灯壳等结构上就必须考虑可靠的绝缘要求。

注意：作为电源驱动，隔离与非隔离的方案一直都同时存在。

缘于上述几点，这两种架构的电源各有优势，非隔离电源侧重于较高的功率因数及效率，减少了能源的损耗；而隔离电源重视生命的安全和日光灯整体的使用安全性，在功率因数及效率方面略逊于非隔离电源，不同场合和不同使用环境，不同的电源类型没有硬性规定。

四、隔离电源与非隔离电源该如何选择

非隔离电源一是效率，二是成本上比较有优势。这和隔离电源比起来都是优势，隔离电源效率不易做高，处理不好热量很大，成本也高，尤其是做那种内置灯管的LED日光灯，真可谓成本上天。

但非隔离电源，因为对雷击浪涌电压抑制能力较差，大批量出货时，就会遇到较多损坏的因素。不过浪涌问题始终都存在，很多隔离电源，如路灯电源，用于室外的，点不久，也是坏的很多，隔离电源很多时候也是被浪涌打的够呛，分享一些经验和规律，供大家参考。

大功率LED驱动，一般要使用隔离电源，切不可为了省一点成本，而使用非隔离，不然得不偿失。
小功率LED驱动，是使用隔离还是非隔离，要视具体情况而定。能使用隔离电源当然好，但至少要有两个条件，一是成本上允许，二是发热程度上允许，因为隔离电源这两个问题都是考验，而非隔离电源很多时候也是可以用。并且很多时候还是很好用的。
非隔离电源适合的场合：首先，是室内的灯具，这种室内用电环境较好，浪涌影响小。第二，使用的场合是高压小电流，低压大电流用非隔离没有意义，因为低压大电流非隔离的效率并不比隔离的高，成本也低不到多少去。三，电压相对较稳定的环境中使用非隔离电源。当然，如果有办法解决掉抑制浪涌的问题，那么非隔离电源的应用范围将大大拓宽!
隔离电源因为浪涌的问题，损坏率也不可小觑，一般那种返修回来，击坏保险，芯片，MOS的第一个应该想到是浪涌问题。为了减少损坏率，在设计时就行要考虑到浪涌的因素进去，或是在使用时要告戒用户，尽量避免浪涌发生。

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