解析驱动电源的隔离与非隔离
目前在一般的LED照明市场上，存在非隔离设计和隔离型驱动电源之分。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，但在用户可以接触到LED和输出接
线的地方(通常在LED照明和路灯照明应用的情况下)，这种产品必不可少。
带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源意味着LED可以直接用手接触而不会触电。而无隔离变压器的LED驱动电源虽仍可以借助防护外壳实现部
分机械绝缘，但此时的LED在工作时并不能直接接触。
绝缘型灯泡在今后将成为主流
物理设计决定着驱动器是隔离式还是非隔离式。安全规则通常要求使用两个独立的隔离层。设计师可以选择两种物理隔离层，即塑料散光罩和玻璃护罩，并使用非隔离式电源。如果物理隔离成本太高、存在机械困难或者吸收太多光，就必须在电源中解决电气隔离问题。
隔离式电源通常要比同等功率水平的非隔离式电源大一些。照明灯设计师必须在他们所设计的每款产品中进行大量的成本及设计优化工作。由于适用于不同的应用，是采用隔离的绝缘变压器还是采用隔离的防护灯罩外壳，设计者在不同的角度考虑永远会有不同的见解。
通常，他们会从多方面去分析，例如成本与制造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求，等等。带变压器的驱动成本较高，但也相应让LED
灯具变得更加实用，能够满足终端用户偶然接触LED的需要。当白炽灯玻璃
外壳很容易被损坏时，一个E27型号的普通灯泡可被替换成为LED灯。
此外，在工业区或者是办公设备应用中的灯具并不需要接触到终端用户，如
德国 ESA Grimma 医院智 能供配 电方式 及医用 隔离电 源（不 接地IT 供电系 统） 2006-05- 04 17:44:51 德国ESA Grimma公司情况简介 德国ESA Grimma公司致力于医院安全供配电十余年，在医院与手术室安全供电组件设计与制造界处于领先地位，为多家医院提供了可靠的供电设备，其产品 在欧洲十分畅销。例如知名的圣路易斯门诊, 卢森堡伊丽莎白女皇医院, 柏林莫 斯科大学门诊都采用ESA Grimma的供配电产品。 德国ESA Grimma是世界上仅有的几家能够提供最先进，最安全，最稳定的医院专用供配电产品的公司之一。ESA Grimma在它的宣传手册中提到： 病人是医院或医疗机构所有活动的中心，所有员工的努力都是为了照顾和治疗病人。如果电力供应突然中断，病人的康复甚至健康就会受到影响甚至威胁。 重症监护室(ICU)中的时间非常宝贵,可靠的电气系统尤为重要。因此使用最新 的、最稳定的电力供应系统对医院来说是至关重要的。这也是ESA公司开发 HospEC®系统的原因。HospEC®系统严格执行ICE 60364第7-710 部分 的各项规定，旨在为医疗机构提供稳定的电力供应。独立检测实验室持续监督本 公司的发展，保障了本公司产品的质量稳定；本公司和具有丰富经验的策划工程 师、检测工程师、“ 委员会（DKE）成员以及TÜV 工作站保持经常联系， 以保证本公司产品的最高安全性。HospEC®系统可灵活弹性设计，所以能够 被运用在许多不同的范围。它设计简单、安装容易，使运转和维修都明显的节省 了成本。 医用IT供电系统（不接地隔离电源） 医用IT供电系统也称为医用不接地供电系统，或医用隔离电源。之所以会重视医用IT供电系统，是因为在医院的特殊环境里，漏电流对病人构成了潜在的
LED恒流驱动电源类别 1.直流入-直流出（DC/DC） 1.1按照输入输出电压关系又可分为以下几种： a.升压型恒流驱动 b.降压型恒流驱动 c.升降压型恒流驱动 d.单电感式 e.双电感式 2.交流输入直流输出AC/DC 2.1AC/DC恒流源的分类 a.非隔离型(在特定情况下符合安规要求) b.隔离型(符合安规要求) 主要从4个方面进行对比： 1.安全性 先介绍下什么是隔离吧，隔离电源是指输入和输出通过变压器实现电气连接的，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。而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。所以要过什么UL,CE这些安规认证，非隔离就麻烦了，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，但球泡这类基本是铝外壳,这样PCB板与外壳得加强绝缘，本来球泡电源可用空间极小，这样再加上严格的爬电要求，很难做。 带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源意味着LED可以直接用手接触而不会触电。而无隔离变压器的LED驱动电源虽仍可以借助防护外壳实现部分机械绝缘，但此时的LED在工作时并不能直接接触。 阻容降压电源为非隔离，高压恒流驱动是隔离的，低压恒流驱动是非隔离的。 因为低压恒流驱动是低压，虽然是非隔离，但基本不会对人有伤害。 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。 2.性能 非隔离由于少了变压的能损耗，效率一般能达到91%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。 非隔离拥有更少的元器件稳定性却比较差，可是为什么呢？原因是非隔离电路对于浪涌十分敏感，抑制能力差。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，非隔离会300V直通输出，击坏芯片，烧坏LED负载。隔离也会，现象就是芯片，MOS管，恒流环路全烧坏，但隔离相对少得多。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。
三种常用LED驱动电源详解 时间：2014-5-30 LED电源有很多种类，各类电源的质量、价格差异非常大，这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。LED驱动电源通常可以分为三大类，一是开关恒流源，二是线性IC电源，三是阻容降压电源。 1、开关恒流源 采用变压器将高压变为低压，并进行整流滤波，以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源，隔离是指输出高低电压隔离，安全性非常高，所以对外壳绝缘性要求不高。非隔离安全性稍差，但成本也相对低，传统节能灯就是采用非隔离电源，采用绝缘塑料外壳防护。开关电源的安全性相对较高（一般是输出低压），性能稳定，缺点是电路复杂、价格较高。开关电源技术成熟，性能稳定，是目前LED照明的主流电源。 图1：开关恒流隔离式日光灯管电源
图2：开关恒流隔离式电源原理图 图3：开关恒流非隔离式球泡灯电源 图4：开关恒流非隔离式电源原理图 2、线性IC电源 采用一个IC或多个IC来分配电压，电子元器件种类少，功率因数、电源效率非常高，不需要电解电容，寿命长，成本低。缺点是输出高压非隔离，有频闪，要求外壳做好防触电隔离保护。市面上宣称无（去）电解电容，超长寿命的，均是采用线性IC电源。IC驱电源具有高可靠性，高效率低成本优势，是未来理想的LED驱动电源。
图5：线性IC电源 图6：线性IC电源原理图 3、阻容降压电源 采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流，电路简单，成本低，但性能差，稳定性差，在电网电压波动时及容易烧坏LED，同时输出高压非隔离，要求绝缘防护外壳。功率因数低，寿命短，一般只适于经济型小功率产品（5W以内）。功率高的产品，输出电流大，电容不能提供大电流，否则容易烧坏，另外国家对高功率灯具的功率因数有要求，即7W以上的功率因数要求大于0.7，但是阻容降压电源远远达不到（一般在0.2-0.3之间），所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。市场上，要求不高的低端型的产品，几乎全部是采用阻容降压电源，另外，一些高功率的便宜的低端产品，也是采用阻容降压电源。 图7：阻容降压电源
医用隔离电源系统(IT系统) “医用隔离电源系统”简介 一、医疗领域选用IT系统的必要性： （IT系统，即中性点不接地配电系统） 1. IT系统因降低了接触电压和电网对地漏电流（有效控制对心脏的直接漏电流），故人身触电危险被降到最小程度； 众所周知，当用电设备对人体心脏直接漏电大于10uA 时，会造成对病人的微电击事故。而在一般通用建筑中所采用的RCD、ELCB等对地漏电保护开关，其动作响应值是mA级（如：30 mA），远远不能满足医疗领域的需要。 因此，现在国际上对医疗领域中的手术室、ICU、CCU等重要场所通常采用局部“中性点不接地的供电系统”（即“IT系统”或称“隔离电源系统”）供电。通过单相3KVA-10KVA的隔离变压器给这些场所供电，首先可以防止其它供电回路中的漏电流通过接地线窜入手术室、ICU、CCU的医疗电气设备上对病人的安全构成威胁；另外，一旦隔离电源上所接的负载（如各种医疗电气设备）出现对地故障，因对地不能构成回路，只能产生一个很小的容性漏电流，极大地保护了病人免遭漏电流的伤害。 2. 当电网负载端出现第一个绝缘故障点时，不会引起电源空开动作（跳闸），保证了供电的连续性； 在医疗领域，某些场所对供电持续性要求很高，故设计成两路（甚至三路）电源（接地供电系统）自动切换，以保证这些特殊场所的供电连续性。但如果在负载端出现相对绝缘故障时，故障电流将经过电源中性点对地构成回路，从而形成一个较大的故障电流，使上一级空开或熔断器动作，最终导致供电中断。而如果在这些特殊场所局部采用IT配电系统时，因其电源中性点不接地，当负载端出现第一点相对地绝缘故障时，因其对地不能构成回路，只会产生一个很小的容性漏电流，对人体不会产生危害，同时也不会导致空开动作，从而保证了手术室供电的连接性。 3. 降低了对地漏电流，故提高了防火安全性。 二、国内/外相关规定： 许多国家和国际标准都对医疗领域，尤其是那些生命攸关的场所，如手术室、重症监护室、心脏监护室等的电器作了特殊的规定。其目的就是保证为该场所内的医疗电器提供一个安全可靠的电源，以确保病人的安全。相关标准如下：德国DIN VDE 0107 奥地利OEVE-EN7 法国NFC 15-211 意大利CEI 64-4 美国NFPA 99-1993 澳大利亚AS2500 英国HTM2007/2014，BS7671 巴西NBR 13543
隔离与非隔离电源的特性对比 如果拿CPU比喻为电子系统的大脑，那么电源就相当于电子系统的心脏。随着对电路设计中电源要求越来越高，隔离电源模块应运而生，而对隔离电源你又了解多少？ 随着电子行业的发展，对电源的要求越来越高，体积更小，可靠性更高，电源模块作为集成器件应运而生。其具有隔离作用，抗干扰能力强，自带保护功能，便于后期系统集成等优点被越来越广泛的应用。 但是在选择合适的模块时，经常会碰到一个参数“隔离电压”，隔离电压越高，模块的价格就越贵，那么就会好奇了，什么是隔离电压，该选择什么等级的合适呢？ 电源的隔离耐压在GB-4943国标中又叫抗电强度，这个GB-4943标准就是我们常说的信息类设备的安全标准，就是为了防止人员受到物理和电气伤害的国家标准，其中包括避免人受到电击伤害、物理伤害、爆炸等伤害。如下图1为隔离电源结构图。 图1 隔离电源结构图 作为模块电源的重要指标，标准中也规定了隔离耐压相关测试方法，简单的测试时一般采用等电位连接测试，连接示意图如下： 图2 隔离耐压测试示意图 测试方法： 将耐压计的电压设为规定的耐压值，电流设为规定的漏电流值，时间设为规定的测试时间值；
●操作耐压计开始测试，开始加压，在规定的测试时间内，模块应无击穿，无飞 弧现象。 注意在测试时焊接电源模块要选取合适的温度，避免反复焊接，损坏电源模块。 那么隔离电源与非隔离电源比较有什么的优缺点呢? 表 1 隔离电源与非隔离电源优缺点 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，我们可遵循以下判断条件： ●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； ●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； ●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； ●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； ●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。 一般场合使用对模块电源隔离电压要求不是很高，但是更高的隔离电压可以保证模块电源具有更小的漏电流，更高的安全性和可靠性，并且EMC特性也更好一些，因此目前业界普遍的隔离电压水平为1500VDC以上。
为什么现在客户总是要隔离型的LED驱动电源? 看到有人说求购LED电源要隔离型的,或是有人问,也总是问隔离型的,他们的言下之意基本都是,不管什么LED样的LED驱动,更不管用于何种厂合,反正就是隔离的比不隔离的好,反正隔离的贵一些,就是好,实际这是一种误区. 为什么说现在大家都要求隔离的,说不隔离的不好.最主要的一个原因就是.用不隔离的电源,主象前段时间火热的LED日光灯,前阶断主要是使用非隔离电源,但到了后期,至现在,又开始疯做隔离电源置于灯管内.为什么会这样,大家都会说,不隔离的电源不稳定,隔离的稳定,这个稳定和不稳定,到底是在哪些方面呢.事实上就是指一点. 是指什么,就是指非隔离电源,在批量出货时,返修率较高,很多都是炸坏,隔离电源炸坏的机率要小不少,具体小到多少,本人不做隔离日光灯电源,尚且没有定论.非隔离的一般在2%至3%左右,会应用时损坏,这个也要根据用电环境去看.实际上这个现象的根源就是电源AC 线两端的浪涌电压所致,也可以这么说,雷击浪涌吧,这种电压是加在电压AC线两端的瞬间高压,有时高达三千伏,但时间很短,能量却极强,在打雷时会发生,或是在同一条AC线上,当一个大的负载断开瞬间,因为电流惯性的原因也会发生,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.对于隔离反激电源,会击坏MOS,现象就是保管,芯片,MOS管全烧坏.现在LED驱动电源,在使用过程中坏的,80%以上都是这两种类似现象.而且,小型开关电源,就算是电源适配器,也经常损坏的是这个现象,均是浪涌电压所致,而在LED电源里,表现的更加普遍,这是因为LED的负载特性是特别的怕浪涌电压的. 如果按照一般的理论来讲,电子电路里,元器件越少,可靠性越高,相应越多的元件的电路板可靠性则越低.实际上非隔离电路的元件是比隔离电路要少的,为什么隔离电路可靠性高.其实说白了,不是什么可靠性,而是非隔离电路对于浪涌太敏感,抑制能力差,隔离电路,因为能量是先进入变压器,然后从变压器再输送到LED负载的.BUCK电路是输入电源一部分直接加在了LED负载上,故前者对浪涌抑制和衰减能力强,所以浪涌来时损坏的机率小而已.实际上,不隔离电源的问题主要是在于浪涌问题,目前这个问题,因为只有LED灯具在大批量应用时,从概率上才能看出其解决的程度,所以很多人没有提出好的防治办法,更多的人则是不知道浪涌电压为何物,很多人.LED灯具坏了,也找不到原因,最后只能一句,什么此电源不稳定就了结了,具体哪里不稳定,他不知道. 按我本人的意见和想法是,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,就会遇到很多损坏的因素.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,经过本人三年多时间对LED电源的出货,研发的探索,经验和规律,得出一些结论,供大家参考. 1.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,不然到时有你后悔的! 2.草帽低光衰LED,或贴片LED,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
课程设计说明书 课程名称：电力电子课程设计 设计题目：一个 Buck－Boost变换器的设计专业：自动化 班级：自动化101 学号： 1002100246 姓名：林镇明 指导教师：陆益民 广西大学电气工程学院 二○一二年十二月
课程设计任务书 1．题目 一个Buck－Boost变换器的设计。 2．任务 设计一个Buck－Boost变换器，已知V1=48v，V2=48v，I0=1A。要求如下：1)选取电路中的各元件参数，包括 Q1、D1、L1、和C1，写出参数选取原则和计算公式； 2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电 压.支路流图仿真结果；（2）V2与I0的相图（即V2为 X坐标；I0为Y坐标）；（3）对V2与I0进行纹波分析； （4）改变R1，观察V2与I0的相图变化。 3）课程设计说明书采用A4纸打印，同时上交电子版。 4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相 同。 V1=48V V2=48V
I0=1A F=50kH Z 指导教师评语：
指导教师：陆益民 2012年12 月7 日
目录 1. Buck－Boost主电路的分析 (6) 1.1.原理分析 (6) 1.2.电路运行状态分析 (6) 2. 电路参数的选择 (9) 2.1占空比α (9) 2.2电感L (9) 2.3电容C (10) 3. 控制策略的选择 (12) 4. 仿真分析 (12) 4.1.仿真程序 (12) 4.2.PSIM仿真结果分析及参数选定 (15) 5. 结论 (20)
1. Buck －Boost 主电路的分析 1.1. 原理分析 升降压斩波电路的原理图如图1所示。由可控开关Q 、储能电感L 、二极管D 、滤波电容C 、负载电阻R L 和控制电路等组成。 V 1Q D L C R L + - V 2 I o 图 1 Buck －Boost 电路原理图 当开关管Q 受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压V 1全部加于储能电感L 的两端，感应电势的极性为上正下负，二极管D 反向偏置截止，储能电感L 将电能变换成磁能储存起来。电流从电源的正端经Q 及L 流回电源的负端。经过t on 时间以后，开关管Q 受控而截止时，储能电感L 自感电势的极性变为上负下正，二极管D 正向偏置而导通，储能电感L 所存储的磁能通过D 向负载 R L 释放，并同时向滤波电容C 充电。经过时间T off 后，控制脉冲又使Q 导通，D 截止，L 储能，已充电的 C 向负载R L 放电，从而保证了向负载的供电。此后，又重复上述过程。由上述讨论可知，这种升降压斩波电路输出直流电压V 2的极性和输入直流电压升降压斩波电路V 1的极性是相反的，故也称为反相式直流交换器。 1.2. 电路运行状态分析 假设储能电感L 足够大，其时间常数远大于开关的周期，流过储能电感的电流i L 可近似认为是线性的，并设开关管Q 及二极管都具有理想的开关特性。分析电路图可以得到： [1] Q 导通期间，D 截止，电感L 两端的电压为V 1，i L 呈线性上升。 1L L di u L V dt == 110L L V V i dt t I L L ==+?
科普：隔离与非隔离电源的区别 导读：在电源行业，LED的隔离和非隔离恐怕是最常听到的两个名词，那么它们到底是什么?两者的区别又是什么?小编将借助本文来帮你认识这两者。 标签：隔离电源非隔离电源恒流绝缘变压器 LED如今在电源市场上占据着一大块的位置，其亮度高、低功耗、寿命长、启动快，功率小、无频闪、不容易产生视觉疲劳等优点使之成为受消费者好评的重要因素。在电源行业，LED的隔离和非隔离恐怕是最常听到的两个名词，那么它们到底是什么?两者的区别又是什么?小编将借助本文来帮你认识这两者。 主要从以下几个方面： 安全性 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。 而非隔离电源是用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製板的薄膜绝缘。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! 电性能 再从性能上说，隔离电源的优点是：不会对人体造成威胁，宽电压表现很好，非隔离的现在也很成熟，电压范围略比隔离的差些，电压范围在110V- 300V之间;而隔离电源能做
浅谈医疗IT隔离电源供电系统 随着电子医疗设备在医院的广泛应用，电流对病人构成的潜在威胁也远远大于以前，尤其是病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入病人体内，如有极其微弱的泄电流直接流过病人的心脏，就会导致病人触电身亡，在医学上称为微点击。 目前，我国大多数医院配电系统的接地形式采用TN系统。该系统接地妨碍多为金属性短路。因妨碍电流较大，使断路器等过电流掩护装置动作，造成停电。显然TN系统不能满足医院中一些重要场所对不间断供电的实用要求。故医院2类场所：如急诊抢救室，中心手术部的所有手术室；所有CU病房（包括ICU,CCU,NICU,PICU,SICU等）；心脏导管介入室和精力管造影室等，应当采用IT隔离电源供电。 １什么是IT隔离电源系统 I表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地; T表示负载侧电气设备进行接地保护。IT系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，医院的手术室、急救室和ICU室等二类场所必须采用IT系统。运用IT方式供电系统，即电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电电流很小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统安全、可靠。 医用隔离电源，简单说就是隔离变压器和绝缘监视仪以及报警终端（还包括互感器和报警终端电源）三个放在一起。供电原理很简单，说白了就是利用隔离变压器把TN供电变成不接地的IT供电，实际上一个隔离变压器就能实现应用的功能，但考虑到系统的长期稳定性，才会放上绝缘监测仪进行在线的实时检测整体的绝缘水平。 2 IT隔离电源基本组成 医用IT隔离电源一般由绝缘监测仪、报警与显示装置、隔离变压器以及变压器负载组成。 3 手术室里哪些电器需要隔离电源供电 手术室里很多重要设备应使用隔离电源供电，比如：麻醉设备、病人监护设备、呼吸器、透析设备、注射泵、输液泵、脉压机、心力记录器、心肺机、恒温培养箱、高频外科设备、心率电子脉冲调节器等。 4 为什么要用隔离电源供电 在医院的特殊环境里，漏电流对病人构成了潜在的危险，因此对电气安全设计也提出了特殊的要求。尤其是那些生命攸关的场所，如外科手术室、重症监护室、心脏手术室等地均需安装医用IT隔离电源，其目的就是为了保证对该场所内的医疗电器提供一个安全可靠的电源，以确保病人的安全。 在导电体触及到心脏(例如，打开心脏的手术或埋置心脏起搏器)时，在普通安全接地的导体之间流过的细微电流会造成微电击和死亡的可能。隔离变压器就象一个门一样，将医疗地区的非保护区域和保护区域的电气线路隔开，保护区域内所有带电导体是与地隔离的，防止线路绝缘层上危险电流造成微电击。绝缘监视仪必须与隔离变压器配合使用，用来连续监
LED中驱动电源隔离与非隔离的区别 目前在一般的led照明市场上，存在非隔离设计和隔离型驱动电源之分。 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，但在用户可以接触到LED和输出接线的地方（通常在LED照明和路灯照明应用的情况下），这种产品必不可少。 带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源意味着LED可以直接用手接触而不会触电。而无隔离变压器的LED驱动电源虽仍可以借助防护外壳实现部分机械绝缘，但此时的LED在工作时并不能直接接触。 物理设计决定着驱动器是隔离式还是非隔离式。安全规则通常要求使用两个独立的隔离层。设计师可以选择两种物理隔离层，即塑料散光罩和玻璃护罩，并使用非隔离式电源。如果物理隔离成本太高、存在机械困难或者吸收太多光，就必须在电源中解决电气隔离问题。隔离式电源通常要比同等功率水平的非隔离式电源大一些。照明灯设计师必须在他们所设计的每款产品中进行大量的成本及设计优化工作。 由于适用于不同的应用，是采用隔离的绝缘变压器还是采用隔离的防护灯罩外壳，设计者在不同的角度考虑永远会有不同的见解。通常，他们会从多方面去分析，例如成本与制造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求，等等。
带变压器的驱动成本较高，但也相应让LED灯具变得更加实用，能够满足终端用户偶然接触LED的需要。当白炽灯玻璃外壳很容易被损坏时，一个E27型号的普通灯泡可被替换成为LED灯。此外，在工业区或者是办公设备应用中的灯具并不需要接触到终端用户，如路灯和商场照明，这时的LED灯也确实需要隔离变压器。 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。作为完整的产品，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。有些设计者采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。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。因此作为电源驱动，隔离与非隔离的方案一直都同时存在。 中国LED驱动电源制造商们可能面对的主要挑战是找到低成本的AC/DC 驱动器，从而满足在低成本电源系统中实现更严格的功率因子和效率表现。 未来，在空间受限且存在散热困难的系统（比如LED灯具）中使用高质量、高可靠性的电源，将不再免费。然而，在最终用户使用过许多某款寿命在10,000小时左右的灯泡之前，要想证明其质量高是相当困难的事情。 基于变压器的隔离型LED驱动电源将是主流. 隔离和非隔离LED驱动电源方案各有优缺点。我们认为，ClassII将是主流，因为它简化了LED散热问题。ClassI或II系统依赖接地系统，在大多数情况下，跟安装地点很有关系。ClassII较常见，它要求双级或加强型隔离，也
IT配电监测系统2017.11 安科瑞顾静楠 一医用隔离电源及其监控系统 1.概述 随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命，一旦设备停电，也会对病人的生命构成威胁。因此，对于医院这一特殊场所的电气设计，应严格按照国家标准和规范要求，采用IT系统供电。 安科瑞医用IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。 2.医用隔离电源监控系统 医用隔离电源监控系统用于集中监控医疗大楼内所有医疗２类场所医疗IT系统的运行状况。这种集中监控系统可以设置在医院电气运行和维护人员的值班室内，也可以集成在其它电力监控系统中，由专业的电气人员进行监控，一旦某套IT系统出现故障，电气维护人员也能在第一时间内做出判断，并根据现场情况进行处理。 2.1系统拓扑图 2.2软件功能 安科瑞医用隔离电源监控系统是基于触摸屏软件设计，软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能，为医院2类场所隔离电源系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下： ■一次图和现场分布显示
系统具有一次图及现场分布图显示功能，能直观的了解并及时地发现IT供电系统的报警地点或区域，从而方便专业人员及时到达现场进行故障排查； ■实时数据采集与显示 利用安装于各隔离电源系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表，采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面，这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等； ■故障报警 将各医用隔离电源系统出现的各类故障，如绝缘故障、过载故障、超温故障以及接线断线故障等信息进行统一处理和记录，并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光报警系统，及时提醒相关人员，进行故障处理。其中，声音报警信号可被手动消除。 ■远程参数设置和查询 通过系统，可根据要求远程调整和设置各医用隔离电源系统中绝缘监测仪的各类报警参数阈值，也可以任意查看这些报警参数值。参数包括绝缘报警值、负载电流报警值和隔离变压器温度报警值等。 ■图形显示功能： 系统可以以曲线的形式，显示各套隔离电源系统的绝缘状况、负载状况，以及隔离变压器的温升状况，以及它们的变化趋势，以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况，有针对性的对某些系统进行维护和保养。 2.3医用隔离电源监控器 适用环境 ——工作温度：-10℃～+55℃ ——储存温度：-20℃～+70℃ ——相对湿度：≤95%不结露 ——海拔高度：≤2500m ——污染等级：Ⅲ级 ——安装类别：Ⅲ级
LED照明以其高节能、长寿命、利环保的特点成为大家广为关注的焦点。这几年高亮度的LED光源因其制造技术突飞猛进，而其生产成本又节节下降，如今使用LED光源作为高亮度、高效率而又省电、无碳排放的节能照明光源已成为全球的海量需求，一个以制造LED照明灯具的新兴行业正在崛起，产业链正在日益完善，技术正在日日更新。 BP2808基本工作原理 BP2808是专门驱动LED光源的恒流控制芯片。BP2808工作在连续电流模式的降压系统中，芯片通过控制LED光源的峰值电流和纹波电流，从而实现LED光源平均电流的恒定。芯片使用非常少的外部元器件就实现了恒流控制、模拟调光和PWM调光等功能。系统应用电压范围从12VDC到600VDC，占空比最大可达100%；适用于交流85V-265V宽电压输入，主要应用于非隔离的LED灯具电源驱动系统。BP2808采用专利技术的源极驱动和恒流补偿技术，使得驱动LED光源的电流恒定，从交流85V-265V范围内变化小于±3％。结合BP2808专利技术的驱动系统应用电路，使得18W 的LED日光灯实用方案，在交流85V-265V 范围内系统效率高于90％。在交流85V-265V输入范围内，BP2808可以驱动从3W到36W的LED光源阵列，因此广泛应用于E14/E27/PAR30/PAR38/GU10等灯杯和LED日光灯。 BP2808具有多重LED保护功能包括LED开路保护、LED短路保护、过温保护。一旦系统故障出现的时候，电源系统自动进入保护状态，直到故障解除，系统再自动重新进入正常工作模式。复用DIM引脚可进行LED模拟调光、PWM调光和灯具系统动态温度保护。BP2808采用SOP8封装。 LED日光灯应用典型方案设计 LED日光灯的LED光源灯条电源驱动方案有很多种，目前非隔离方案因其效率高、体积小、成本低而占主流，而用PWMLED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的又占绝大多数。事实上传统的荧光日光灯都是非隔离方案。 以AC176V—264V全电压输入为例，采用BP2808为主芯片来设计负载为小功率多颗LED光源多串、多并的LED日光灯时，整个系统方案的设计方框图如图1所示。全电路由抗浪涌/雷击保护、EMI滤波、全桥整流、无源功率因素校正(PPFC)、启动电压(包括前馈补偿、开机后的馈流供电、驱动变软)、恒流补偿、PWM控制、源极驱动、LED光源阵列，以及采样电阻、Toff时间设定、储能电感、续流二极管等各部分组成。 图1 18W LED日光灯系统方案设计方框图 LED光源阵列设计为0.06W白光LED(SMT或草帽灯)24个串联、12串并联的方案，驱动288个小功率WLED，总功率18W。全电压18W LED日光灯开关恒流源的设计电路如图2所示，其各部分的功能如红字所标注。图中抗雷击和EMI滤波组成EMC电路，馈流供电是利用已经做在芯片内部的整流二极管来实现的。
光耦隔离（驱动）电路 （V1.0） 一、本文件的内容及适用范围 本文详细分析了非线性光耦的结构、重要参数，并以此为依据讲解了光耦的应用设计原则及隔离（驱动）电路的设计步骤与方法，最后对单片集成数字隔离器做了简单介绍。适用于作为艾诺公司开发工程师新项目硬件开发过程、产品设计修改过程、产品问题分析过程、工程师培训的指导性模块与参考文件。 本文中的“光耦”指非线性光耦。本文中的过程与方法不能完全应用于线性光耦。 二、光耦 光电耦合器optical coupler/optocoupler,简称光耦。是设计上输入与输出之间用来电气隔离并消除干扰的器件。因线性光耦特有其特点及设计方法，本文在此仅单独讨论在公司产品上广泛应用非线性光耦。 2.1 光耦在公司仪表上的主要应用 根据光耦的类型在公司仪表上主要有以下几个方面的应用： 1、数字信号隔离：非线性光耦，如6N137对高速数字信号如SPI、UART等接口的隔离。 2、模拟信号隔离传递：线性光耦。隔离&驱动：普通输出型，如TLP521对IO信号的隔离；达林顿输出型主要用于需要大驱动电流的场合，如继电器的驱动和隔离。 2.2 公司主要应用的主要非线性光耦类别、型号及参数特点 主要类别： 1、通用型：TLP521、PC817等。 2、数字逻辑输出型（高速、带输出控制脚）：6N137及其变种HCPL06系列等。 3、达林顿输出型：4N30、4N33等。 4、推挽输出型（MOS、IGBT驱动专用）：TLP250、HCPL316等 艾诺公司截止到2010年12月常用光耦型号统计及分类见表格《艾诺光耦201012.XLS》。 2.4 光耦基础知识 1、光耦结构及原理示意 光耦的主要构成部分：LED（电->光）、光电管（光->电）、电流放大（Hfe）部分。
医用IT隔离电源及监控系统 1 概述 随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。因此，对于医院这一特殊场所的电气设计，应严格按照国家标准和规范进行。 安科瑞医用IT系统绝缘监测装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。 2 医用隔离电源监控器 2.1 适用环境 ◆工作温度：-10℃～+55℃ ◆储存温度：-20℃～+70℃ ◆相对湿度：≤95%不结露 ◆海拔高度：≤2500m ◆污染等级：Ⅲ级，安装类别：Ⅲ级 2.2 主要组成部件 安科瑞医用隔离电源监控器柜主要功能及组成部件见下表。 2.3 实体结构图 1：报警指示灯（红色），系统接收到监控报警信号时指示灯点亮。 2：通讯故障指示灯（黄色），系统通讯异常时指示灯亮。
3：运行指示灯（绿色），系统正常运行时指示灯点亮。 2.4 软件界面 医用隔离电源监控器柜可对安装于各ICU病房、重症监护室的IT系统的运行状态进行集中的、实时的监测与显示，监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等；系统具有一次图及现场分布图显示功能，便于及时、直观地发现IT供电系统的报警地点或区域；
医用隔离电源监控器柜的显示屏为触摸显示方式。系统可单独调用某个IT供电系统的监测画面，并可通过手动选择该IT供电系统查询其变压器运行的详细状态，具有断线故障检测功能，如与被测系统连接线断线故障、温度传感器断线故障以及功能接地线断线故障等功能； 医用隔离电源监控器柜具有报警显示与记录功，可记录报警发生的时刻、报警类型及报警值等信息，并可支持报警声音（报警声音也可屏蔽），方便运维人员分析系统运行的历史情况，及时排除故障。 3 医疗场所的供电解决方案 3.1 ICU、CCU病房配电解决方案（以GGF-I8G隔离配电柜系统图为例） 方案一不带绝缘故障定位功能
电源隔离与非隔离的区别 我们从以下四个方面来比较隔离电源与非隔离电源： 1.安全性 先介绍下什么是隔离吧，隔离电源是指输入和输出通过变压器实现电气连接的，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。而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。所以要过什么UL,CE......这些安规认证，非隔离就麻烦了，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，但球泡这类基本是铝外壳这样PCB板与外壳得加强绝缘，本来球泡电源可用空间极小，这样再加上严格的爬电要求，很难做。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。 2.性能 非隔离由于少了变压的能损耗，效率一般能达到91%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。非隔离拥有更少的元器件稳定性却比较差，可是为什么呢？原因是非隔离电路对于浪涌十分敏感，抑制能力差。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，非隔离会300V直通输出，击坏芯片，烧坏LED负载。隔离也会，现象就是芯片，MOS管，恒流环路全烧坏，但隔离相对少得多。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。 3.成本与体积 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。 4.带载范围 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。 5.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。
隔离式LED驱动电源系列方案 在全球能源短缺、环保要求不断提高的背景下，世界各国均大力发展绿色节能照明。LED 照明作为一种革命性的节能照明技术，正在飞速发展。然而，LED驱动电源的要求也在不断提高。高效率、高功率因数、安全隔离、符合EMI标准、高电流控制精度、高可靠性、体积小、成本低等正成为LED驱动电源的关键评价指标。 LED驱动电源的具体要求 LED是低压发光器件，具有长寿命、高光效、安全环保、方便使用等优点。对于市电交流输入电源驱动，隔离输出是基于安全规范的要求。LED驱动电源的效率越高，则越能发挥LED高光效，节能的优势。同时高开关工作频率，高效率使得整个LED驱动电源容易安装在设计紧凑的LED灯具中。高恒流精度保证了大批量使用LED照明时的亮度和光色一致性。 10W以下功率LED灯杯应用方案 目前10W以下功率LED应用广泛，众多一体式产品面世，即LED驱动电源与LED灯整合在一个灯具中，方便了用户直接使用。典型的灯具规格有GU10、E27、PAR30等。 针对这一应用，我们设计了如下方案（见图1）。 图1 基于AP3766的LED驱动电路原理图 该方案特点如下。 1 基于最新的LED专用驱动芯片AP3766，采用原边控制方式，无须光耦和副边电流控制电路，实现隔离恒流输出，电路结构简单。通过电阻R5检测原边电流，控制原边电流峰值恒定，同时控制开关占空比，保持输出二极管D1的导通时间和整个开关周期时间比例恒定，实现了输出电流的恒定。 2 AP3766采用专有的“亚微安启动电流”技术，仅需0.6μA的启动电流，因此降低了启动电阻R1和R2上的功耗，提高了系统效率。典型5W应用效率大于80%，空载功耗小于30mW。 3 AP3766采用恒流收紧技术实现垂直的恒流特性，恒流精度高。 4 电路元件数量少，AP3766采用SOT-23-5封装，体积小，整个电路可以安装在常用规格灯杯中。 5 安全可靠，隔离输出，具有输出开路保护、过压保护及短路保护功能。
关于增加手术室,重症监护室等特殊场合使用的医用隔离电源系统的技术要求 1. 要求使用进口或合资品牌的专用配电柜,该柜必须具备CCC认证。不得采取采 购主要元件自行成套的方式。 2.医用隔离电源系统由医用隔离变压器,绝缘监测,外接报警装置,断路器等主要元 件组成,主要元件品牌要求和配电柜品牌一致并应符合以下标准: 2.1隔离变压器 2.1.1 满足《建筑物电气装置第7-710部分：特殊装置或场所的要求—医疗 场所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.512.1.6中规定:医用隔离变压器应符合IEC61558-2-15的要求。 2.1.2 变压器的二次侧额定电压Un不应超过250V，用于移动式和固定式设 备的医疗IT系统应采用单相变压器，其额定输出容量不应小于0.5Kva，但不应超过10Kva。 2.1.3 医用隔离变压器的金属外壳需与局部等电位联结端子板联结。 2.2绝缘监测仪 2.2.1绝缘监视报警系统应符合IEC61557-8和IEC60364-7-710标准。 2.2.2交流内阻抗应至少为100kΩ; 测试电压不应大于直流25V; 即使在故障情况下，其注入电流的峰值不应大于1Ma; 最迟在绝缘电阻降至50 kΩ时，应发出信号。应配置试验此功能的器 具。 2.3报警显示系统 2.3.1实时监视隔离变压器负荷状况及变压器的绕阻温度。 2.3.2一只绿灯亮表示工作正常； 当绝缘电阻下降到最小整定值时，一只黄灯亮。应不能消除或断开这个亮灯指示； 当绝缘电阻下降到最小整定值时，音响报警动作。该音响报警可以解除；当故障被清除恢复正常后，黄色信号应熄灭。 3.质保和售后服务 3.1医用隔离电源系统供应商应为整柜提供不小于18个月的质保期。 3.2为确保服务响应时间，应优先选用在当地具有分支机构(分公司,办事处)的品牌。
解析隔离与非隔离LED驱动电源的优缺点 目前在一般的LED照明市场上，存在非隔离设计和隔离型驱动电源之分。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，但在用户可以接触到LED和输出接线的地方(通常在LED照明和路灯照明应用的情况下)，这种产品必不可少。 解析驱动电源的隔离与非隔离 带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源意味着LED可以直接用手接触而不会触电。而无隔离变压器的LED驱动电源虽仍可以借助防护外壳实现部分机械绝缘，但此时的LED在工作时并不能直接接触。 绝缘型灯泡在今后将成为主流 物理设计决定着驱动器是隔离式还是非隔离式。安全规则通常要求使用两个独立的隔离层。设计师可以选择两种物理隔离层，即塑料散光罩和玻璃护罩，并使用非隔离式电源。如果物理隔离成本太高、存在机械困难或者吸收太多光，就必须在电源中解决电气隔离问题。 隔离式电源通常要比同等功率水平的非隔离式电源大一些。照明灯设计师必须在他们所设计的每款产品中进行大量的成本及设计优化工作。由于适用于不同的应用，是采用隔离的绝缘变压器还是采用隔离的防护灯罩外壳，设计者在不同的角度考虑永远会有不同的见解。 通常，他们会从多方面去分析，例如成本与制造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求，等等。带变压器的驱动成本较高，但也相应让LED灯具变得更加实用，能够满足终端用户偶然接触LED的需要。当白炽灯玻璃外壳很容易被损坏时，一个E27型号的普通灯泡可被替换成为LED灯。 此外，在工业区或者是办公设备应用中的灯具并不需要接触到终端用户，如路灯和商场照明，这时的LED 灯也确实需要隔离变压器。 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。作为完整的产品，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。有些设计者采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。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。因此作为电源驱动，隔离与非隔离的方案一直都同时存在。 中国LED驱动电源制造商们可能面对的主要挑战是找到低成本的AC/DC驱动器，从而满足在低成本电源系统中实现更严格的功率因子和效率表现。未来，在空间受限且存在散热困难的系统(比如LED灯具)中使用高质量、高可靠性的电源，将不再免费。然而，在最终用户使用过许多某款寿命在10，000小时左右的灯泡之前，要想证明其质量高是相当困难的事情。 基于变压器的隔离型LED驱动电源将是主流 隔离和非隔离LED驱动电源方案各有优缺点。业内人士认为，ClassII将是主流，因为它简化了LED散热问题。ClassI或II系统依赖接地系统，在大多数情况下，跟安装地点很有关系。ClassII较常见，它要求双