隔离电源的隔离耐压和爬电距离介绍

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1、隔离电源的隔离耐压介绍

图1 隔离电源内部框图

如图1所示，隔离DC-DC电源模块内部框图。
隔离耐压指的是两个没有直接电气连接的系统所能承受的最高绝缘电压。
电源隔离使用场合不同，对应的参数选择也不用。如：AD-DC电源隔离，一般的工业场合要求隔离耐压在3000VAC到4000VAC;DC-DC电源隔离一般工业场合要求1000VDC到2000VDC，特殊行业可能会高，医疗行业有要求6000VDC。
首先区别一下各项电压指标的单位，常见的又ADC、VAC和RMS，具体如下所示。
VAC/VDC分别指交流电压与直流电压，但隔离耐压中交流与直流不能简单的进行换算，例如，3000VAC的幅值电压有4242V，但在实际应用中隔离耐压3000VAC与4242VDC并不等效。具体原因包括两点，其一，对于隔离模块，输入输出之间是存在隔离电容，对于直流信号，电容的阻抗无限大，因此隔离电容的大小对于直流信号没有太大的影响，而对于交流信号就会有较大的影响，表现在漏电流会变大，或者直接超标，系统报警。第二，AC与DC的另一个区别在于频率会影响绝缘介质的介电常数，频率会导致绝缘介质的介电常数降低，通常介电常数越高，绝缘能力越强。
RMS是指真有效值，简单而言即代表交流电相当于直流电在单位时间内所做的功。也就是真有效值为10V的交流电与10V的直流电对相同的负载在相同的时间下所做的功相同。该单位通常不作为隔离耐压的计量单位。
2、隔离电源爬电距离介绍
如何保证隔离耐压的稳定性和安全性，保证隔离电源模块不被击穿，我们就要计算爬电距离。两个导电部件之间,或一个导电部件与设备及易接触表面之间沿绝缘材料表面测量的最短空间距离沿绝缘表面放电的距离即泄漏距离也称爬电距离，爬电距里=表面距离/系统最高电压，根据污秽程度不同。

图2 爬电距离示意图

在IEC60950、GB4943-2011标准中，规定了不同电压等级需要的最小安全距离，而安全距离又包括电气间距和爬电距离两种。对于开关电源主要需要保证最小安全距离的地方有以下两个方面：
一次侧电路对外壳(保护地)的安全距离;
一次侧电路对二次侧电路之间的安全距离。
隔离电源相较于非隔离电源的优劣势如下图3所示。

图3 隔离电源与非隔离电源对比