一、基本定义

1.1 隔离电源的定义

隔离电源（Isolated Power Supply）是指输入与输出之间通过变压器或光耦实现电气隔离，确保两者之间没有直接的电气连接。这种设计可以有效防止故障电压传播，提高系统的安全性和抗干扰能力。

1.2 非隔离电源的定义

非隔离电源（Non-Isolated Power Supply）则是输入与输出直接电气连接的电源，其内部不使用变压器进行信号隔离。其结构更为简单，体积小、成本低，但安全性相对较低。

二、工作原理与结构差异

2.1 隔离电源的工作原理

隔离电源通常通过高频变压器实现输入输出间的能量传输。其常见拓扑包括反激式（Flyback）、正激式（Forward）、半桥、全桥等。变压器不仅用于电压变换，也起到隔离作用。

2.2 非隔离电源的工作原理

非隔离电源多采用降压型（Buck）或升压型（Boost）拓扑，直接通过MOSFET、二极管、电感、电容等器件实现能量变换。其结构紧凑、效率高、响应快，但输入输出共地。

三、安全性比较

3.1 隔离电源安全优势

• 输入与输出间电气隔离，能防止高压端对低压端造成危害；

• 特别适合医疗、电力、工业等对电气安全要求严格的场合；

• 满足IEC 60950、IEC 62368等国际安规标准中的隔离要求。

3.2 非隔离电源的安全风险

• 输入输出共地，电气故障可能直接传播；

• 不适合与用户直接接触的电路，例如医疗设备前端；

• 常用于系统内部低压电路，如3.3V→1.8V转换。

四、电磁兼容性（EMC）比较

4.1 隔离电源的抗干扰能力

由于使用高频变压器和多级滤波设计，隔离电源的EMC性能较好，特别适合电磁环境复杂的工业场景。

4.2 非隔离电源的EMC表现

非隔离电源虽然结构简单，但共模干扰传播路径容易形成，需要额外设计滤波和地线布局来减小EMI问题。

五、应用场景分析

六、成本与体积比较

6.1 成本对比

• 隔离电源成本相对较高，尤其是高功率隔离方案；

• 非隔离电源方案简单、元器件少，制造成本低。

6.2 体积对比

• 隔离电源因包含变压器、磁元件等，体积较大；

• 非隔离电源可高度集成，适合小型化电子产品。

七、效率对比

• 非隔离电源效率通常高于隔离电源，尤其在轻载条件下；

• 隔离电源在高负载、高功率场景下效率表现不差，但需要优化磁材与控制方式。

八、典型电路举例

8.1 隔离电源案例

• 5V输入转±12V输出反激电源
  使用TL431+光耦反馈，提供稳定的双路隔离输出。

8.2 非隔离电源案例

• 12V转3.3V Buck电路
  基于LM2596，简单易用，适合嵌入式系统内部电压转换。

九、选型建议

选择隔离或非隔离电源需根据以下几个维度综合判断：

十、总结

隔离电源与非隔离电源的根本区别在于输入与输出是否电气隔离。这一差异直接影响到系统的安全性、EMC性能、体积、成本及应用场景。在追求系统小型化和成本优化的场合，非隔离电源无疑是理想选择；而在追求安全稳定、满足安规、隔离保护等要求的系统中，隔离电源则不可或缺。