电源隔离技术：隔离型直流-直流变换器的原理和应用

如果只对信号进行隔离，系统的共用电源和共地线依然还会把电源噪声、共模电压由输入端传入到输出端，严重时同样会影响设备正常运行。在可靠性要求较高的工业控制设备中，要求系统之间的电源和地线也必须是隔离的。电源隔离主要存在着如下三种形式。

第一，直流系统中，隔离型直流-直流变换器（DC-DC Converter）能将两个电源完全地隔开，使传感器/前向通道、微处理器系统、后向通道/执行器之间相互完全独立，或者使系统中的模拟电路与数字电路之间完全独立以避免相互干扰。

第二，在一些实验室或高要求场合，为了人员的安全和隔离工频干扰，将输入电源采用隔离变压器与市电进行隔离（AC-AC），这样工作人员无论碰到电路的哪一根线都不会有触电的危险，因为隔离电源与大地是没有连接的，同时也切断了电源带来的干扰。

第三，此外，还存在隔离AC-DC变换器，即将交流变换为直流，称为“整流”，或将直流变换为交流，称为“逆变”。

按照电气产品安全标准（UL、CCEE、中国3C认证等）及电磁兼容性标准（IEC、FCC、CSA）的规定，电源隔离变换器必须有符合规范的整流、滤波环节，滤波电容器必不可少，其选取元件也必须符合这些安全标准，因此体积一般相对较大，专业性强和模块化程度较高。

原理上以直流-直流变换器为例，它能将固定的直流电压变换成可变的直流电压，利用电容、电感的储能特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。隔离型直流-直流变换器在此基础上增加了用于隔离的变压器，其他为实现电路所需的电感、电容和电阻，可以看出输入电源与输出电源之间没有任何直接连接，电源的传递是靠变压器的电磁耦合作用实现的。隔离型直流-直流变换器主要功能如下。(www.xing528.com)

（1）电压变换。能够用于升压和降压，输入、输出端的电压均为平滑直流，无交流谐波分量。

（2）隔离电压。将输出与输入进行电源上的分离，防止输入输出相互干扰。

（3）隔离干扰。在输入、输出电路的信号特性相差太大的时候，如系统同时具有模拟电路和数字电路时，用于彼此信号和电源的完全分离。

（4）功率变换。在输入、输出电路的功率相差太大的时候，实现小功率电路对大功率电路的控制。

如常用的7805电源芯片，可把输入的12V变成5V电压，但它的12V和5V是共地的，这就是非隔离电源。而隔离型直流-直流变换器电源，如B1205芯片，也是输入12V输出5V，但输入电源和输出电源没有电连接，而是通过变压器的磁路来连接的，其输出功率为1W，可隔离高压达到DC1500V。