Įvadas

Galvaninė izoliacija (izoliacija), paprastai vadinama tiesiog izoliacija, yra būdas, kuriuo atskiros elektros sistemos dalys gali būti skirtinguose įžeminimo potencialuose. Dvi dažniausiai pasitaikančios atsiejimo priežastys yra saugumas nuo pramoninio lygio gaminių gedimų ir, jei reikia laidinis ryšys tarp įrenginių, kurių kiekvienas turi savo maitinimo šaltinį.

Galios atjungimo metodai

transformatoriai

Dažniausia atjungimo forma yra transformatoriaus naudojimas. Projektuojant galios stabilizavimo grandinę, kur reikalingas atsiejimas, izoliacinė konstrukcijos dalis siejama su būtinybe padidinti / sumažinti įtampos lygį ir nėra laikoma atskira sistemos dalimi. Tuo atveju, jei reikia izoliuoti visą elektros sistemą (pavyzdžiui, daugelis automobilių bandymų įrangos reikalauja, kad maitinimo šaltiniai būtų izoliuoti nuo kintamosios srovės tinklo), nuosekliai su sistema gali būti sumontuotas 1:1 transformatorius, užtikrinantis būtina izoliacija.

1 pav. SMD transformatorių diapazonas

Kondensatoriai

Mažiau paplitęs atjungimo būdas yra kondensatorių naudojimas nuosekliai. Dėl galimybės, kad kintamosios srovės signalai tekės per kondensatorius, šis metodas gali būti efektyvus būdas elektros sistemos dalių atskyrimas nuo kintamosios srovės tinklo. Šis metodas yra mažiau patikimas nei transformatoriaus metodas, nes gedimo atveju transformatorius nutraukia grandinę, o kondensatorius užtrumpinamas. Vienas iš galvaninės izoliacijos nuo kintamosios srovės tinklo tikslų yra tas, kad gedimo atveju vartotojas būtų saugus nuo veikiančio nevaržomo srovės šaltinio.

2 pav. Kondensatorių panaudojimo pavyzdys atsiejimui sukurti

Signalo izoliavimo metodai

Optoizoliatoriai

Kai signalas turi praeiti tarp dviejų grandinės dalių esant skirtingiems įžeminimo potencialams, optinis izoliatorius (optronas) yra populiarus sprendimas. Opto-izoliatorius yra fototranzistorius, kuris atsidaro („įsijungia“), kai įjungiamas vidinis šviesos diodas. Vidinio šviesos diodo skleidžiama šviesa yra signalo kelias, todėl izoliacija tarp įžeminimo potencialų nenutrūksta.

3 pav. Tipinio optinio izoliatoriaus schema

Salės jutiklis

Kitas būdas perduoti informaciją tarp elektros sistemų, turinčių atskirus įžeminimo potencialus, yra Holo efektu pagrįsto jutiklio naudojimas. Hall jutiklis aptinka indukciją neinvaziškai ir nereikalauja tiesioginio kontakto su tiriamu signalu ir nepažeidžia izoliacijos barjero. Dažniausiai indukcinė informacija perduodama grandinėmis įvairiais įžeminimo potencialais yra srovės jutikliuose.

4 pav. Srovės jutiklis, naudojamas srovei per laidininką matuoti

Išvada

Galvaninė izoliacija (izoliacija) – tai elektros sistemų/posistemių, kuriose gali tekėti ne nuolatinė srovė ir kurios gali turėti skirtingą įžeminimo potencialą, atskyrimas. Atsiejimas gali būti suskirstytas į pagrindines kategorijas: pagal galią ir pagal signalą. Yra keletas būdų, kaip pasiekti atsiejimą, ir, atsižvelgiant į projekto reikalavimus, kai kurie metodai gali būti geresni už kitus.

Praktinis pavyzdys

5 pav. PoE projekto schema (maitinimas per eternetą, maitinimas per Ethernet), pagrįsta TPS23753PW valdikliu

Aukščiau pateiktoje diagramoje keli transformatoriai ir optinis izoliatorius naudojami perjungiamam maitinimo šaltiniui sukurti, kuris naudojamas Ethernet PD (Powered Device) įrenginiuose. J2 jungtis turi vidinius magnetus, kurie izoliuoja visą sistemą nuo PoE šaltinio. T1 ir U2 atskiria maitinimo šaltinį (į kairę nuo raudonos linijos) nuo reguliuojamo 3,3 V išėjimo (į dešinę nuo raudonos linijos).

Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skirsime analoginio signalo optinei izoliacijai. Bus svarstoma biudžeto variantas. Taip pat pagrindinis dėmesys skiriamas grandinės sprendimo greičiui.

Analoginio signalo atsiejimo metodai

Maža apžvalga. Yra trys pagrindiniai būdai galvaniškai izoliuoti analoginį signalą: transformatorius, optinis ir kondensatorius. Pirmieji du rado daugiausiai naudos. Šiandien yra visa klasė prietaisai, vadinami izoliaciniais stiprintuvais arba izoliaciniais stiprintuvais (Isolated Amplifier). Tokie įrenginiai perduoda signalą jo konvertavimo būdu (grandinėje yra signalo moduliatorius ir demoduliatorius).

1 pav. Bendra izoliacinių stiprintuvų schema.

Yra įrenginių tiek analoginiam įtampos signalui perduoti (ADUM3190, ACPL-C87), tiek specializuoti įrenginiai, skirti tiesiogiai prijungti prie srovės šunto (SI8920, ACPL-C79, AMC1200). Šiame straipsnyje mes nenagrinėsime brangių įrenginių, tačiau išvardinsime kai kuriuos iš jų: iso100, iso124, ad202..ad215 ir kt.

Taip pat yra ir kita įrenginių klasė – atjungiantys optinius stiprintuvus su tiesiniu grįžtamuoju ryšiu (Linear Optocoupler) šie įrenginiai apima il300, loc110, hcnr201. Šių įrenginių veikimo principą nesunku suprasti pažvelgus į jų tipinę jungčių schemą.

2 pav. Tipiška optinių stiprintuvų atjungimo grandinė.

Daugiau informacijos apie izoliacinius stiprintuvus rasite: A. J. Peyton, W. Walsh "Analoginė elektronika su operaciniais stiprintuvais" (2 skyrius), taip pat AN614 "Paprasta analoginių izoliacijos stiprintuvų alternatyva" iš silicio laboratorijų, yra geras dokumentas. palyginimo lentelė. Abu šaltiniai yra prieinami internete.

Specialios mikroschemos optiniam signalui izoliuoti

Dabar į verslą! Pirmiausia palyginkime tris specializuotas mikroschemas: il300, loc110, hcnr201. Prijungta pagal tą pačią schemą:

3 pav. Bandymo grandinė il300, hcnr201 ir loc110.

Skirtumas yra tik il300, hcnr201 R1, R3=30k, R2=100R ir loc110 10k ir 200R vertinimuose atitinkamai (pasirinkau skirtingus reitingus, kad pasiekčiau maksimalų našumą, bet tuo pačiu neperžengčiau leistinų ribų , pavyzdžiui, pagal skleidžiančio diodo srovę). Žemiau pateikiamos bangos formos, kurios kalba pačios už save (toliau: mėlyna yra įvesties signalas, geltona yra išvesties signalas).

4 pav. Pereinamojo il300 oscilograma.

5 pav. Hcnr201 pereinamoji bangos forma.

6 pav. Laikinoji bangos formalok110.

Dabar apsvarstykite ACPL-C87B lustą (įvesties signalo diapazonas 0...2V). Jei atvirai su ja, ilgai nerimavau. Turėjau dvi mikroschemas, su pirmąja gavus netikėtą rezultatą, su antrąja elgiausi labai atsargiai, ypač lituojant. Viską surinkau pagal dokumentuose nurodytą schemą:

7 pav. Tipinė schema skirtaACPL— C87 iš dokumentacijos.

Rezultatas toks pat. Litavau keraminius kondensatorius tiesiai prie maitinimo kojelių, pakeičiau operatyvinį stiprintuvą (žinoma, patikrinau kitose grandinėse), surinkau grandinę ir t.t. Kas iš tikrųjų yra kliūtis: išvesties signalas turi didelių svyravimų.

8 pav. Laikinoji bangos formaACPL— C87.

Nepaisant to, kad gamintojas žada išvesties signalo triukšmo lygį 0,013 mVrms, o pasirinkimo "B" tikslumas yra ±0,5%. Kas nutiko? Galbūt klaida dokumentacijoje, nes sunku patikėti 0,013 mVrms. Neaišku. Tačiau pažiūrėkime į stulpelį Bandymo sąlygos / pastabos priešais Vout Noise ir dokumentacijos 12 pav.:

9 pav. Triukšmo lygio priklausomybė nuo įvesties signalo dydžio ir išėjimo filtro dažnio.

Čia vaizdas tampa šiek tiek aiškesnis. Matyt, gamintojas mums sako, kad šiuos triukšmus galime nuslopinti per žemųjų dažnių filtrą. Na, ačiū už patarimą (ironiška). Kodėl visa tai taip gudriai pavyko. Greičiausiai aišku kodėl. Žemiau pateikiami grafikai be ir su išvesties RC filtru (R=1k, C=10nF (τ=10µS))

10 pav. Laikinoji bangos formaACPL— C87 be ir su išvesties filtru.

Bendrosios paskirties optinių jungčių naudojimas signalų atjungimui

Dabar pereikime prie įdomiausių. Žemiau yra diagramos, kurias radau internete.

11 pav. Tipiška analoginio signalo optinio atjungimo schema ant dviejų optronų.

12 pav. Tipiška analoginio signalo optinio atjungimo schema ant dviejų optronų.

13 pav. Tipiška analoginio signalo optinio atjungimo schema ant dviejų optronų.

Šis sprendimas turi ir privalumų, ir trūkumų. Privalumas – didesnė izoliacijos įtampa, trūkumas – dviejų mikroschemų parametrai gali labai skirtis, todėl, beje, rekomenduojama naudoti tos pačios partijos mikroschemas.

Aš surinkau šią grandinę ant 6n136 lusto:

14 pav. Laikinosios bangos formos atsiejimas ties 6N136.

Veikė, bet lėtai. Bandžiau surinkti ant kitų mikroschemų (pvz., sfh615), pasirodo, bet ir lėtai. Man reikėjo greičiau. Be to, dažnai grandinė neveikia dėl savaiminių virpesių (tokiais atvejais sakoma, kad ACS yra nestabilus))) Tai padeda padidinti kondensatoriaus C2 vertę pav. 16.

Vienas draugas patarė buitinį optroną AOD130A. Veido rezultatas:

15 pav. AOD130A trumpalaikio atsiejimo oscilograma.

Ir čia yra diagrama:

16 pav.: AOD130A atsiejimo schema.

Reikalingas vienas potenciometras (RV1 arba RV2), priklausomai nuo to, ar išėjimo signalas yra mažesnis ar didesnis nei įvesties. Iš principo buvo galima nuosekliai dėti tik vieną RV=2k su R3=4,7k arba net palikti tik RV2=10k be R3. Principas aiškus: kad būtų galima reguliuoti apie 5 tūkst.

Signalo transformatoriaus izoliacijos lustas

Pereikime prie transformatoriaus parinkties. ADUM3190 mikroschema yra dviejų versijų 200 ir 400 kHz (turiu ADUM3190TRQZ 400), taip pat yra mikroschema, skirta aukštesnei izoliacijos įtampai ADUM4190. Atkreipiu dėmesį, kad korpusas yra mažiausias iš visų - QSOP16. Išėjimo įtampa Eaout nuo 0,4 iki 2,4 V. mano mikroschemoje išėjimo įtampa poslinkis apie 100mV (matosi oscilogramoje 18 pav.). Apskritai jis veikia gerai, bet asmeniškai aš nesu visiškai patenkintas išėjimo įtampos diapazonu. Surinkta pagal schemą iš dokumentacijos:

17 pav. Diagrama ADUM3190 iš dokumentacijos.

Kai kurios bangos formos:

18 pav. ADUM3190 pereinamojo laikotarpio oscilograma.

Rezultatai

Apibendrinti. Mano nuomone, geriausias variantas yra buitinio ADO130A schema (kur jie ką tik gavo?!). Ir galiausiai nedidelė lyginamoji lentelė:

Chip	tr+delsimas (pagal osciliatorius), µs	tf+delsas (pagal osciliatorius), µs	diapazonas įtampa, V	Įtampa izoliacija, V	Triukšmas (svyravimas.) mVp-p.	Kaina** už vienetą, r (2018 05)
IL300	10	15	0-3*	4400	20	150
HCNR201	15	15	0-3*	1414	25	150
LOC110	4	6	0-3*	3750	15	150
ACPL-C87B	15	15	0-2	1230	nd	500
6N136	10	8	0-3*	2500	15	50
AOD130A	2	3	0.01-3*	1500	10	90
ADUM3190T	2	2	0.4-2.4	2500	20	210

*- apytiksliai (pagal surinkta grandinė su greičio optimizavimu)

** - vidutinė kaina už minimumą.
Jaroslavas Vlasovas

P.S. Proton OJSC pagamintas AOD130A (išgraviruotas jų logotipas juodame korpuse) yra geras. Senieji (90-ųjų rudame korpuse) nieko gero.

Straipsnių seriją sudaro trys dalys:

Kišimasis į schemas.

Įprastai veikiant elektroniniam įrenginiui, grandinėje gali atsirasti triukšmo.

Trikdžiai gali ne tik trukdyti normaliam įrenginio veikimui, bet ir visiškai sugesti.

Ryžiai. 1. Naudingojo signalo trikdžiai.

Trukdžius galite matyti osciloskopo ekrane įtraukę juos į tiriamos grandinės dalį (1 pav.). Trikdžių trukmė gali būti labai trumpa (nanosekundžių vienetai, vadinamosios „adatos“) arba labai ilga (kelios sekundės). Taip pat skiriasi trukdžių forma ir poliškumas.
Trikdžių plitimas (praėjimas) vyksta ne tik laidinėmis grandinės jungtimis, bet kartais net tarp laidais nesujungtų grandinės dalių. Be to, trukdžiai gali būti uždėti, sumuojami vienas su kitu. Taigi, vieni silpni trukdžiai gali nesukelti įrenginio grandinės gedimo, tačiau vienu metu susikaupus kelioms silpnoms atsitiktinėms trukdžioms, įrenginys netinkamai veikia. Šis faktas daug kartų apsunkina trikdžių paiešką ir pašalinimą, nes jie įgauna dar labiau atsitiktinį pobūdį.

Trikdžių šaltinius galima apytiksliai suskirstyti į:

• Išorinis trukdžių šaltinis. Netoli įrenginio esantis stiprus elektromagnetinis arba elektrostatinis laukas gali sukelti elektroninio prietaiso gedimus. Pavyzdžiui, žaibo iškrova, didelės srovės relės perjungimas arba elektrinio suvirinimo darbai.
• Vidinis trukdžių šaltinis. Pavyzdžiui, įjungus / išjungus reaktyviąją apkrovą (variklį arba elektromagnetą) įrenginyje, gali sutrikti likusios grandinės veikimas. Neteisingas programos algoritmas taip pat gali būti vidinių trukdžių šaltinis.

Apsaugai nuo išorinių trukdžių konstrukcija ar atskiros jos dalys dedamos į metalinį arba elektromagnetinį ekraną, taip pat naudojami mažesnio jautrumo išoriniams trukdžiams grandinės sprendimai. Nuo vidinių trukdžių padeda naudoti filtrai, optimizuoti darbo algoritmą, keisti visos grandinės konstrukciją ir jos dalių vietą viena kitos atžvilgiu.
Manoma, kad labai elegantiška ne beatodairiškai slopinti visus trukdžius, o sąmoningai nukreipti juos į tas grandinės vietas, kur jie užges nepadarydami žalos. Kai kuriais atvejais šis būdas yra daug paprastesnis, kompaktiškesnis ir pigesnis.

Trikdžių tikimybės grandinėse ir jų prevencijos būdų įvertinimas nėra lengva užduotis, reikalaujanti teorinių žinių ir praktinės patirties. Tačiau, nepaisant kietumo, galime pasakyti, kad trikdžių tikimybė didėja:

• padidėjus įjungtai srovei arba įtampai grandinėje,
• didėjant grandinės dalių jautrumui,
• padidėjus taikomų dalių greičiui.

Kad dėl dažnų gedimų nereikėtų perdaryti gatavo dizaino, geriau jau grandinės projektavimo etape susipažinti su galimais trikdžių šaltiniais ir sklidimo keliais. Kadangi maždaug pusė visų trikdžių apraiškų yra susiję su „bloga“ galia, geriausia pradėti kurti prietaisą nuo pasirinkimo, kaip maitinti jo dalis.

Maitinimo trikdžiai.

2 paveiksle parodyta tipinė elektroninio įrenginio, kurį sudaro maitinimo šaltinis, valdymo grandinė, tvarkyklė ir pavara, blokinė schema.
Dauguma paprasčiausių šios svetainės robotų iš serijos yra pagaminti pagal šią schemą.

Ryžiai. 2. Valdymo ir maitinimo dalių bendras maitinimo šaltinis.

Tokiose schemose sąlygiškai galima išskirti dvi dalis: valdymą ir galią. Valdymo dalis sunaudoja santykinai mažai srovės ir turi bet kokių valdymo ar skaičiavimo grandinių. Maitinimo dalis sunaudoja daug daugiau srovės ir apima stiprintuvą ir baigimo apkrovą.
Išsamiau apsvarstykime kiekvieną grandinės dalį.

Ryžiai. 2 a.

Jėgos šaltinis(2 pav. a.) gali būti "baterijos" arba tinklo transformatoriaus maitinimo šaltinis. Maitinimo šaltinyje taip pat gali būti įtampos reguliatorius ir mažas filtras.

Ryžiai. 2 b.

Kontrolės schema- tai yra schemos dalis (2 pav. b.), kurioje bet kokia informacija apdorojama pagal algoritmo veikimą. Čia taip pat gali ateiti signalai iš išorinių šaltinių, pavyzdžiui, iš bet kokių jutiklių. Pati valdymo grandinė gali būti surinkta naudojant mikrovaldiklius ar kitas mikroschemas arba ant atskirų elementų.

Ryšio linijos jie tiesiog prijungia valdymo grandinę prie pavaros tvarkyklės, tai yra, tai tik laidai arba PCB takeliai.

Ryžiai. 2 colių

Vykdomasis įrenginys(2 pav. c.) dažnai yra mechanizmas, paverčiantis elektrinį signalą į mechaninis darbas pvz., elektros variklis arba elektromagnetas. Tai reiškia, kad pavara paverčia elektros srovę į kitą energijos formą ir paprastai sunaudoja palyginti didelę srovę.

Ryžiai. 2 m.

Kadangi signalas iš valdymo grandinės yra labai silpnas, todėl tvarkyklę arba stiprintuvą(2d pav.) yra neatskiriama daugelio schemų dalis. Vairuotojas gali būti vykdomas, pavyzdžiui, tik viename tranzistoryje arba specialioje mikroschemoje, priklausomai nuo pavaros tipo.


Paprastai pagrindinis stiprių trukdžių šaltinis yra pavara. Čia atsiradę trukdžiai, praėję per vairuotoją, toliau plinta maitinimo magistrale (2 pav. trukdžiai pavaizduoti schematiškai oranžine rodykle). Ir kadangi valdymo grandinė maitinama iš to paties maitinimo šaltinio, tikėtina, kad šie trukdžiai turės įtakos ir jai. Tai yra, pavyzdžiui, variklyje atsiradę trukdžiai praeis per vairuotoją ir gali sukelti valdymo grandinės gedimą.
Paprastose grandinėse pakanka lygiagrečiai su maitinimo šaltiniu įdėti didelės talpos maždaug 1000 mikrofaradų kondensatorių ir keraminį 0,1 mikrofaradą. Jie veiks kaip paprastas filtras. Grandinėse, kurių vartojimo srovė yra maždaug 1 amperas ar daugiau, norėdami apsisaugoti nuo stiprių sudėtingos formos trukdžių, turėsite įdiegti tūrinį, sudėtingą filtrą, tačiau tai ne visada padeda.
Daugelyje schemų daugiausia paprastu būdu atskirų maitinimo šaltinių panaudojimas grandinės valdymo ir maitinimo dalims padeda atsikratyti trukdžių poveikio, tai yra, naudojant vadinamąjį. atskiras maitinimo šaltinis.
Nors atskira galia naudojama ne tik kovai su trukdžiais.

Atskiras maistas.

Ant Fig. 3 parodyta įrenginio blokinė schema. Ši grandinė naudoja du maitinimo šaltinius. Grandinės galios dalis maitinama maitinimo šaltinis 1, o valdymo schema – nuo maitinimo šaltinis 2. Abu maitinimo šaltiniai yra sujungti vienu iš polių, šis laidas yra bendras visai grandinei ir jo atžvilgiu signalai perduodami ryšio linija.

Ryžiai. 3. Atskiras maitinimo šaltinis valdymo ir maitinimo dalims.

Iš pirmo žvilgsnio tokia grandinė su dviem maitinimo šaltiniais atrodo gremėzdiška ir sudėtinga. Tiesą sakant, tokios atskiros maitinimo grandinės naudojamos, pavyzdžiui, 95% visos buitinės įrangos. Atskiri maitinimo šaltiniai yra tik skirtingos transformatorių apvijos su skirtinga įtampa ir srovėmis. Tai dar vienas atskirų maitinimo grandinių privalumas: viename įrenginyje galima naudoti kelis skirtingo maitinimo įtampos įrenginius. Pavyzdžiui, valdikliui naudokite 5 voltus, o varikliui – 10-15 voltų.
Žvelgiant į diagramą pav. 3, matyti, kad maitinimo bloko trikdžiai negali patekti į valdymo bloką išilgai elektros linijos. Vadinasi, poreikis jį slopinti arba filtruoti visiškai išnyksta.

Ryžiai. 4. Atskiras maitinimo šaltinis su stabilizatoriumi.

Mobiliose konstrukcijose, pavyzdžiui, mobiliuose robotuose, dėl gabaritų ne visada patogu naudoti dvi baterijas. Todėl naudojant vieną akumuliatorių galima sukurti atskirą maitinimo šaltinį. Tokiu atveju valdymo grandinė bus maitinama iš pagrindinio maitinimo šaltinio per stabilizatorių su mažos galios filtru, pav. 4. Šioje grandinėje reikia atsižvelgti į įtampos kritimą pasirinkto tipo stabilizatoriuje. Paprastai naudojamas akumuliatoriaus blokas, kurio įtampa yra didesnė nei įtampa, kurios reikalauja valdymo grandinė. Tokiu atveju grandinės veikimas palaikomas net iš dalies išsikrovus akumuliatoriams.

Ryžiai. 5. L293 su atskiru maitinimo šaltiniu.

Daugelis tvarkyklės mikroschemų yra iš karto specialiai sukurtos naudoti atskirose maitinimo grandinėse. Pavyzdžiui, gerai žinomas L293 tvarkyklės lustas ( Ryžiai. 5) turi išvestį Vss- maitinti valdymo grandinę (loginio maitinimo įtampa) ir išėjimą Vs- maitinti paskutinius maitinimo tvarkyklės etapus (maitinimo įtampa arba išvesties maitinimo įtampa).
Visuose robotų su mikrovaldikliu ar loginiu lustu iš serijos modeliuose galite įjungti L293 su atskira maitinimo grandine. Šiuo atveju maitinimo dalies maitinimo įtampa (variklių įtampa) gali būti nuo 4,5 iki 36 voltų, o įtampa Vss gali būti tiekiama tiek pat, kiek ir maitinant mikrovaldiklį ar loginį lustą (dažniausiai 5 voltai). .

Jei valdymo dalis (mikrovaldiklis arba loginis lustas) maitinamas per stabilizatorių, o maitinimo dalis maitinama tiesiai iš akumuliatoriaus, tai gali žymiai sutaupyti energijos nuostolių. Kadangi stabilizatorius maitins tik valdymo grandinę, o ne visą konstrukciją. Tai - Kitas atskiro maitinimo privalumas: energijos taupymas.

Jei dar kartą pažvelgsite į 3 paveikslo schemą, pamatysite, kad be bendro laido (GND), maitinimo dalis su valdymo grandine taip pat yra sujungta ryšio linijomis. Kai kuriais atvejais triukšmas taip pat gali patekti per šiuos laidus iš maitinimo skyriaus į valdymo grandinę. Be to, šios ryšio linijos dažnai yra labai jautrios elektromagnetiniam poveikiui ("paėmimui"). Vieną kartą ir visiems laikams atsikratyti šių žalingų reiškinių galite taikydami vadinamąjį galvaninė izoliacija.
Nors galvaninė izoliacija taip pat naudojama ne tik kovai su trukdžiais.

Galvaninė izoliacija.

Iš pirmo žvilgsnio toks apibrėžimas gali pasirodyti neįtikėtinas!
Kaip galite siųsti signalą be elektrinis kontaktas?
Tiesą sakant, tai leidžia net du būdai.

Ryžiai. 6.

Optinio signalo perdavimas paremtas puslaidininkių jautrumo šviesai fenomenu. Tam naudojama LED ir šviesai jautraus įrenginio pora (fototranzistorius, fotodiodas), 6 pav.

Ryžiai. 7.

Pora LED fotodetektorių yra izoliuota viename korpuse priešais vienas kitą. Ši detalė vadinama optronas(svetimas vardas optokoperis), 7 pav.
Jei per optrono šviesos diodą praleidžiama srovė, pasikeis įmontuoto fotodetektoriaus varža. Taip vyksta bekontaktis signalo perdavimas, nes šviesos diodas yra visiškai izoliuotas nuo fotodetektoriaus.
Kiekvienai signalo perdavimo linijai reikalingas atskiras optronas. Optiškai perduodamo signalo dažnis gali svyruoti nuo nulio iki kelių dešimčių ar šimtų kilohercų.

Ryžiai. aštuoni.

Indukcinis signalo perdavimas yra pagrįstas elektromagnetinės indukcijos transformatoriuje reiškiniu. Pasikeitus srovei vienoje iš transformatoriaus apvijų, pasikeičia srovė kitoje apvijoje. Taigi signalas perduodamas iš pirmosios apvijos į antrąją (8 pav.). Ši jungtis tarp apvijų taip pat vadinama transformatorius, o galvaninės izoliacijos transformatorius kartais vadinamas izoliacinis transformatorius.

Ryžiai. 9.

Struktūriškai transformatoriai dažniausiai gaminami ant žiedinės ferito šerdies, o apvijose yra kelios dešimtys vielos apsisukimų (9 pav.). Nepaisant akivaizdaus tokio transformatoriaus sudėtingumo, jis gali būti pagamintas savarankiškai per kelias minutes. Taip pat parduodami jau paruošti mažo dydžio transformatoriai galvaninei izoliacijai.
Kiekvienai signalo perdavimo linijai reikalingas atskiras toks transformatorius. Perduodamo signalo dažnis gali svyruoti nuo kelių dešimčių hercų iki šimtų tūkstančių megahercų.

Priklausomai nuo perduodamo signalo tipo ir grandinės reikalavimų, galite pasirinkti transformatorių arba optinę galvaninę izoliaciją. Grandinėse su galvanine izoliacija abiejose pusėse dažnai įrengiami specialūs keitikliai, kurie derėtų (sujungti, sujungti) su likusia grandinės dalimi.

Dabar apsvarstykite blokinę schemą, naudojant galvaninę izoliaciją tarp valdymo ir maitinimo dalių 10 paveiksle.

Ryžiai. 10. Atskiras maitinimo šaltinis ir ryšio kanalo galvaninė izoliacija.

Pagal šią schemą matyti, kad bet kokie maitinimo dalies trikdžiai negali prasiskverbti į valdymo dalį, nes tarp grandinės dalių nėra elektrinio kontakto.
Elektrinio kontakto tarp grandinės dalių nebuvimas galvaninės izoliacijos atveju leidžia saugiai valdyti pavaras su aukštos įtampos galia. Pavyzdžiui, kai kurių voltų maitinimo blokas gali būti galvaniškai atskirtas nuo kelių šimtų voltų tinklo fazinės įtampos, o tai padidina aptarnaujančio personalo saugumą. Tai svarbus grandinių su galvanine izoliacija pranašumas.

Valdymo grandines su galvanine izoliacija beveik visada galima rasti kritiniuose įrenginiuose, taip pat perjungiamuose maitinimo šaltiniuose. Ypač ten, kur yra net menkiausia trukdžių tikimybė. Tačiau net ir mėgėjiškuose įrenginiuose naudojama galvaninė izoliacija. Kadangi nedidelė grandinės komplikacija dėl galvaninės izoliacijos suteikia visišką pasitikėjimą sklandžiu prietaiso veikimu.

Sprendžiant iš kelių naujausių įrašų, būtų malonu pabrėžti, kas yra galvaninė izoliacija ir kodėl ji reikalinga. Taigi:

Galvaninė izoliacija- energijos arba signalo perdavimas tarp elektros grandinių be elektrinio kontakto tarp jų.

Dabar pažvelkime į keletą pavyzdžių :)

1 pavyzdys. Tinklas

Dažniausiai jie kalba apie galvaninę izoliaciją, susijusią su maitinimo šaltiniu, ir štai kodėl. Įsivaizduokite, kad ranka patraukėte laidą iš lizdo. Jūsų „jungtis“ elektros energijos atžvilgiu atrodo taip:

Ir, taip, šlepečių nuotėkio srovės pakanka, kad palietus tinklo „fazinį“ laidą pajustumėte „smūgį“. Jei šlepetės yra sausos, tada toks „smūgis“ paprastai yra nekenksmingas. Tačiau jei stovėsite basomis kojomis ant šlapių grindų, pasekmės gali būti labai skaudžios.

Visai kitas dalykas, jei grandinėje yra transformatorius:

Jei paliesite vieną iš transformatoriaus gnybtų, per jus jokia srovė netekės – ji tiesiog neturi kur tekėti, antrasis transformatoriaus gnybtas pakimba ore. Jei, žinoma, paimsite abu transformatoriaus gnybtus ir jis išduos pakankamai įtampą, tada jis suvalgys ir pan.

Taigi šiuo atveju transformatorius užtikrina galvaninę izoliaciją. Be transformatoriaus, yra daug daugiau Skirtingi keliai perduoti signalą nesukuriant elektrinio kontakto:

• Optinė: optinės jungtys, optinis pluoštas, saulės baterijos
• Radijas: imtuvai, siųstuvai
• Garsas: garsiakalbis, mikrofonas
• Talpinis: per labai mažą kondensatorių
• Mechaninė: variklis-generatorius
• Dar gali pagalvoti

2 pavyzdys: Osciloskopas

Yra megaklasikinis būdas susprogdinti pusę schemos. Forumas netgi turi atitinkamą. Faktas yra tas, kad daugelis žmonių pamiršta, kad osciloskopas (ir daugelis kitų įrenginių) yra prijungtas prie žemės. Štai kaip atrodo visas vaizdas, kai osciloskopą prijungiate prie grandinės, maitinamos tiesiai iš tinklo:

Atsiminkite – kai ką įjungsite į grandinę, tai tampa grandinės dalimi! Tai pasakytina ir apie įvairią matavimo įrangą.

Teisingas būdas išmatuoti į kažką tokioje grandinėje yra prijungti jį per 220->220 izoliacijos transformatorių:

Gana sunku rasti paruoštus transformatorius 220-> 220. Todėl galite naudoti vadinamuosius perjungiklius. Perjungiklis yra du transformatoriai, pvz., 220-> 24, išjungiami nuosekliai taip:

Kaip tai atrodo praktiškai, tikriausiai matėte:

Keitimas dar geriau nei vienas transformatorius 220->220.

• Jie suteikia pusę talpos tarp įvesties ir išvesties
• Vidurinė dalis gali būti įžeminta, todėl labai gerai išfiltruoti tinklo trikdžius
• Galite įjungti 3 transformatorius, tada galite gauti 440 arba 110 voltų

Natūralu nei daugiau įtampos transformatorių išėjime tuo mažiau teka srovė ir tuo geriau.

daina

Seniai net parašiau dainą galvaninės izoliacijos tema. Daina po spoileriu.

Daina, žodžiai ir paaiškinimai

Įrašiau šią mini dainą, kai užsiiminėdavau įvairia garso elektronika. Vienas draugas padarė losjoną vamzdinei gitarai ir, manydamas, kad transformatorius, kuris paverčia 220 į 220, yra visiškai nenaudingas, išmetė jį iš grandinės, už ką ir sumokėjo kainą. Pagalvojau, kad tai gana aktuali metalinės mini dainos tema.

Ei, Oldfag! Jūsų naršyklė nepalaiko html5! Atnaujinkite!

Jūs neįdėjote anodo transformatoriaus
Maitinamas tiesiai iš tinklo
Po koja buvo akumuliatorius
O gitarą pagriebei ranka

Srovė perveria mirtingojo kūną
Besisukantis mirtingasis kūnas
Jūs negalite atidaryti rankos
Tu esi vienas ir niekas negali padėti

Plyšimas ir deginimas
Elektronai suspaudžia tavo širdį
Sumuš ar nuslūgs?
Atminkite, kad saugumas yra svarbiausia.

Beje, be pabaigos šioje mažoje dainoje, yra dar du geri patarimai:

• Taip, visi dirba su tinklo įtampa turi atlikti ne mažiau kaip du žmonės.
• Kai trenkia srove, ranka susitraukia, todėl iš pradžių prietaisus geriau liesti dešinės rankos nugara.

Išvada

Natūralu, kad baigties tema nesibaigia. Pavyzdžiui, labai sunku perduoti greitus signalus per mainus. Bet apie tai – šiek tiek vėliau.

Galvaninė izoliacija. optronų grandinė

KAS YRA OPTORAS

Optronas, taip pat žinomas kaip optronas, yra elektroninis komponentas, perduodantis elektrinius signalus tarp dviejų izoliuotų elektros grandinių naudojant infraraudonąją šviesą. Kaip izoliatorius, optronas gali užkirsti kelią praėjimui aukštos įtampos palei grandinę. Signalų perdavimas per šviesos barjerą vyksta IR šviesos diodo pagalba, o šviesai jautrus elementas, pavyzdžiui, fototranzistorius, yra optrono struktūros pagrindas. Yra įvairių modelių ir vidinės konfigūracijos optronų. Vienas iš labiausiai paplitusių yra IR diodas ir fototranzistorius kartu 4 kontaktų pakuotėje, parodyta paveikslėlyje. Eksploatacijos metu negalima viršyti tam tikrų parametrų. Šios didžiausios vertės naudojamos kartu su grafikais, kad būtų tinkamai suprojektuotas veikimo režimas. Įvesties pusėje infraraudonųjų spindulių diodas turi tam tikrą didžiausią tiesioginę srovę ir įtampą, kurią viršijus skleidžiantis elementas perdegs. Tačiau net ir per mažas signalas nesugebės priversti jo švytėti ir neleis impulsui perduoti toliau grandinėje. Optronų privalumai galimybė užtikrinti galvaninę izoliaciją tarp įėjimo ir išėjimo; optronams nėra jokių esminių fizinių ar projektinių apribojimų, leidžiančių pasiekti savavališkai aukštą įtampą ir atsiejimo varžą bei savavališkai mažą talpą; galimybė įgyvendinti bekontaktį optinį elektroninių objektų valdymą ir iš to kylanti valdymo grandinių projektinių sprendimų įvairovė ir lankstumas; vienakryptis informacijos paskirstymas optiniu kanalu, jokio grįžtamojo ryšio iš imtuvo į emiterį; platus optrono dažnių juostos plotis, jokių apribojimų iš šono žemi dažniai; galimybė optrono grandine perduoti ir impulsinį signalą, ir pastovų komponentą; galimybė valdyti optrono išėjimo signalą, darant įtaką optinio kanalo medžiagai ir iš to kylanti galimybė sukurti įvairius jutiklius, taip pat įvairius informacijos perdavimo įrenginius; galimybė sukurti funkcinį mikro Elektroniniai prietaisai su fotodetektoriais, kurių charakteristikos apšviečiant kinta pagal sudėtingą duotą dėsnį; optinio ryšio kanalų atsparumas elektromagnetinių laukų poveikiui, todėl jie yra atsparūs trukdžiams ir informacijos nutekėjimui, taip pat neįtraukia abipusių trukdžių; fizinis ir konstruktyvus-technologinis suderinamumas su kitais puslaidininkiniais ir radioelektroniniais prietaisais. Optronų trūkumai didelis energijos suvartojimas dėl dvigubos energijos konversijos (elektra – šviesa – elektra) poreikio ir mažo šių perėjimų efektyvumo; padidėjęs parametrų ir charakteristikų jautrumas padidėjusios temperatūros ir prasiskverbiančios spinduliuotės poveikiui; laikinas optronų parametrų pablogėjimas; santykinai aukštas vidinio triukšmo lygis, dėl, kaip ir du ankstesni trūkumai, dėl šviesos diodų fizikos ypatumų; įgyvendinimo sudėtingumas Atsiliepimas, kurį sukelia įvesties ir išvesties grandinių elektros izoliacija; konstruktyvus ir technologinis netobulumas, susijęs su hibridinės neplokštumos technologijos naudojimu, su būtinybe viename įrenginyje sujungti kelis – atskirus kristalus iš skirtingų puslaidininkių, esančių skirtingose ​​plokštumose. Optronų taikymas Kaip galvaninės izoliacijos elementai naudojami optronai: sujungti įrangos blokus, tarp kurių yra didelis potencialų skirtumas; apsaugoti matavimo prietaisų įvesties grandines nuo trukdžių ir trukdžių. Kita svarbi optronų taikymo sritis yra optinis, bekontaktis aukštos srovės ir aukštos įtampos grandinių valdymas. Paleidžiami galingi tiristoriai, triacai, valdomi elektromechaniniai reliniai įrenginiai. Impulsų blokai mityba. „Ilgųjų“ optronų (prietaisų su prailgintu lanksčiu šviesolaidiniu šviesos kreiptuvu) sukūrimas atvėrė visiškai naują optronų gaminių panaudojimo kryptį – ryšį nedideliais atstumais. Įvairūs optronai taip pat naudojami radijo inžinerijos moduliavimo grandinėse, automatinis reguliavimas stiprinimas ir kt. Čia naudojamas poveikis optiniam kanalui, kad grandinė būtų įjungta į optimalų veikimo režimą, bekontakčio režimo keitimui. Galimybė keisti optinio kanalo savybes, veikiant įvairiems išoriniams poveikiams, leidžia sukurti visą seriją optronų jutiklių: tai yra drėgmės ir dujų užterštumo jutikliai, tam tikro skysčio buvimo tūryje jutiklis, jutikliai. objekto paviršiaus apdorojimo švarai ir jo judėjimo greičiui. Optronų, kaip galvaninės izoliacijos ir bekontakčio valdymo elementų, universalumas, daugelio kitų funkcijų įvairovė ir išskirtinumas yra priežastis, kodėl optronų panaudojimo sritys yra kompiuterinė technika, automatika, ryšių ir radijo įranga, automatizuotos valdymo sistemos, matavimo įranga. , valdymo ir reguliavimo sistemos, medicinos elektronika, vaizdiniai ekranai. Daugiau apie įvairių tipų optronų, žr. šį dokumentą.

elwo.ru

Galvaninė izoliacija: principai ir schema

Galvaninė izoliacija yra nagrinėjamos srovės grandinės elektrinės izoliacijos principas, palyginti su kitomis grandinėmis, kurios yra viename įrenginyje ir pagerina technines charakteristikas. Galvaninė izoliacija naudojamas sprendžiant šias užduotis:

1. Signalų grandinės nepriklausomumo pasiekimas. Jis naudojamas jungiant įvairius įrenginius ir įrenginius, užtikrina elektros signalo grandinės nepriklausomumą srovių, atsirandančių jungiant skirtingų tipų įrenginius, atžvilgiu. Nepriklausoma galvaninė jungtis išsprendžia elektromagnetinio suderinamumo problemas, sumažina trukdžių įtaką, pagerina signalo ir triukšmo santykį signalų grandinėse, padidina faktinį vykstančių procesų matavimo tikslumą. Galvaninė izoliacija su izoliuotu įėjimu ir išėjimu prisideda prie įrenginių suderinamumo su įvairių įrenginių esant sudėtingiems elektromagnetinės aplinkos parametrams. Daugiakanalis matavimo prietaisai turėti grupinius arba kanalų mainus. Atskyrimas gali būti vienodas keliems matavimo kanalams arba gali būti atskiras kiekvienam kanalui atskirai.
2. Dabartinio GOST 52319-2005 elektros saugos reikalavimų įvykdymas. Standartas reguliuoja izoliacijos varžą elektros valdymo ir matavimo įrenginiuose. Galvaninė izoliacija laikoma viena iš priemonių, užtikrinančių elektros saugą, visuma, ji turi veikti lygiagrečiai su kitais apsaugos būdais (įžeminimas, įtampos ir srovės ribojimo grandinės, saugos armatūra ir kt.).

Galima numatyti atsiejimą įvairių metodų ir techninės priemonės: galvaninės vonios, indukciniai transformatoriai, skaitmeniniai skyrikliai, elektromechaninės relės.

Galvaninės izoliacijos sprendimų schemos

Statant sudėtingas sistemas, skirtas skaitmeniniam gaunamų signalų, susijusių su darbu pramoninėmis sąlygomis, apdorojimui, galvaninė izoliacija turi išspręsti šias užduotis:

1. Apsaugokite kompiuterio grandines nuo kritinių srovių ir įtampų. Tai svarbu, jei eksploatavimo sąlygos yra susijusios su pramoninių elektromagnetinių bangų poveikiu, kyla sunkumų įžeminant ir pan. Tokių situacijų pasitaiko ir transporto priemonėse, turinčiose didelį žmogaus įtakos faktorių. Klaidos gali sukelti visišką brangios įrangos gedimą.
2. Apsaugokite vartotojus nuo žalos elektros šokas. Dažniausia problema yra susijusi su medicinos prietaisais.
3. Sumažinkite žalingą įvairių trukdžių poveikį. Svarbus veiksnys tikslius matavimus atliekančiose laboratorijose, statant tiksliąsias sistemas, metrologinėse stotyse.

Šiuo metu plačiai naudojamos transformatorinės ir optoelektroninės izoliacijos.

Optrono veikimo principas

Optronų grandinė

Šviesos diodas yra nukreiptas į priekį ir gauna šviesą tik iš fototranzistoriaus. Pagal šį metodą galvaniškai sujungiamos grandinės, kurios iš vienos pusės yra sujungtos su šviesos diodu, o iš kitos pusės su fototranzistoriumi. Optoelektroninių prietaisų pranašumai yra galimybė perduoti ryšius plačiu diapazonu, galimybė perduoti švarius signalus aukštais dažniais ir maži linijiniai matmenys.

Elektrinių impulsų daugikliai

Jie užtikrina reikiamą elektros izoliacijos lygį, susideda iš siųstuvų-emiterių, ryšio linijų ir priėmimo įrenginių.

Impulsų daugikliai

Ryšio linija turi užtikrinti reikiamą signalo izoliacijos lygį, priėmimo įrenginiuose impulsai sustiprinami iki verčių, reikalingų tiristoriams paleisti.

Elektros transformatorių naudojimas atjungimui padidina patikimumą įdiegtos sistemos pastatytas nuosekliųjų daugiakompleksinių kanalų pagrindu, jei vienas iš jų sugenda.

Multipleksinių kanalų parametrai

Kanalo pranešimai susideda iš informacijos, komandų ar atsako signalų, vienas iš adresų yra laisvas ir naudojamas sistemos užduotims atlikti. Transformatorių naudojimas padidina nuosekliųjų daugiakompleksinių kanalų pagrindu surinktų sistemų veikimo patikimumą ir užtikrina įrenginio veikimą sugedus keliems imtuvams. Dėl kelių pakopų perdavimo valdymo signalo lygiu yra numatyti didelio atsparumo triukšmui indikatoriai. AT bendras režimas funkcionuojant, leidžiama siųsti pranešimus keliems vartotojams, o tai palengvina pirminį sistemos inicijavimą.

Paprasčiausias elektros prietaisas yra elektromagnetinė relė. Tačiau galvaninė izoliacija, pagrįsta šiuo įrenginiu, turi didelę inerciją, santykinai didelius matmenis ir gali suteikti tik nedaugeliui vartotojų didelį suvartojamos energijos kiekį. Tokie trūkumai trukdo plačiai taikyti reles.

Push-pull galvaninė izoliacija gali žymiai sumažinti visos apkrovos režimu sunaudojamos elektros energijos kiekį, taip pagerinant ekonominį prietaisų veikimą.

Push-pull atjungimas

Naudojant galvaninę izoliaciją, galima sukurti modernias grandines automatinis valdymas, diagnostika ir valdymas, užtikrinantis aukštą saugumą, patikimumą ir veikimo stabilumą.

plast-product.ru

Galvaninė izoliacija. Kas, jei ne optronas?

Elektronikoje yra toks dalykas kaip galvaninė izoliacija. Jo klasikinis apibrėžimas yra energijos arba signalo perdavimas tarp elektros grandinių be elektrinio kontakto. Jei esate pradedantysis, ši formuluotė atrodys labai bendra ir net paslaptinga. Jei turite inžinerinės patirties ar tiesiog gerai prisimenate fiziką, greičiausiai jau pagalvojote apie transformatorius ir optronus.

Straipsnis po pjūviu yra skirtas Skirtingi keliai galvaninė izoliacija skaitmeniniai signalai. Mes jums pasakysime, kodėl jis išvis reikalingas ir kaip gamintojai įdiegia izoliacinę barjerą „viduje“ šiuolaikinėse mikroschemos.

Kaip jau minėta, kalba bus skirta skaitmeninių signalų izoliacijai. Toliau tekste galvanine izoliacija reiškia informacijos signalo perdavimą tarp dviejų nepriklausomų elektros grandinių.

Kodėl to reikia

Yra trys pagrindinės užduotys, kurios išsprendžiamos atsiejant skaitmeninį signalą.

Pirmas dalykas, kuris ateina į galvą, yra aukštos įtampos apsauga. Iš tiesų, galvaninė izoliacija yra daugelio elektros prietaisų saugos reikalavimas. Tegul mikrovaldiklis, kuris natūraliai turi žemą maitinimo įtampą, nustato galios tranzistoriaus ar kito aukštos įtampos įrenginio valdymo signalus. Tai daugiau nei įprasta užduotis. Jei nėra izoliacijos tarp vairuotojo, kuris padidina valdymo signalą pagal galią ir įtampą, ir valdymo įtaiso, tada mikrovaldiklis gali tiesiog perdegti. Be to, įvesties-išvesties įrenginiai dažniausiai siejami su valdymo grandinėmis, o tai reiškia, kad žmogus, paspaudęs mygtuką „įjungti“, gali lengvai uždaryti grandinę ir gauti kelių šimtų voltų smūgį. Taigi galvaninė signalo izoliacija pasitarnauja apsaugoti žmones ir įrangą.
Ne mažiau populiarus yra mikroschemų su izoliacine kliūtimi naudojimas skirtingų maitinimo įtampų elektros grandinėms sujungti. Čia viskas paprasta: tarp grandinių nėra „elektros jungties“, todėl signalas, loginiai informacinio signalo lygiai mikroschemos įėjime ir išėjime, atitiks maitinimo šaltinį „įėjime“ ir „išėjime“. “ grandinės, atitinkamai.
Galvaninė izoliacija taip pat naudojama siekiant padidinti sistemų atsparumą triukšmui. Vienas iš pagrindinių radijo elektroninės įrangos trikdžių šaltinių yra vadinamasis bendras laidas, dažnai įrenginio korpusas. Perduodant informaciją be galvaninės izoliacijos, bendras laidas suteikia visą siųstuvo ir imtuvo potencialą, reikalingą informaciniam signalui perduoti. Kadangi bendras laidas dažniausiai tarnauja kaip vienas iš maitinimo polių, prie jo jungiant įvairius elektroninius prietaisus, ypač galios, atsiranda trumpalaikis impulsinis triukšmas. Keičiant jie neįtraukiami Elektrinis sujungimas» prijungimui per izoliacinį barjerą.

Kaip tai veikia

Tradiciškai galvaninė izoliacija statoma ant dviejų elementų – transformatorių ir optronų. Jei praleidžiate detales, pirmieji naudojami analoginiams signalams, o antrieji - skaitmeniniams. Svarstome tik antrąjį atvejį, todėl prasminga priminti skaitytojui, kas yra optronas.Signalui perduoti be elektrinio kontakto naudojama šviesos spinduliuotės (dažniausiai šviesos diodo) ir fotodetektoriaus pora. Elektrinis signalas įėjime paverčiamas „šviesos impulsais“, praeina per šviesą praleidžiantį sluoksnį, yra priimamas fotodetektoriaus ir vėl paverčiamas elektriniu signalu.

Optronų izoliacija pelnė didžiulį populiarumą ir keletą dešimtmečių buvo vienintelė skaitmeninių signalų atsiejimo technologija. Tačiau vystantis puslaidininkių pramonei, integruojant viską ir visus, atsirado mikroschemų, kurios kitų sąskaita įgyvendina izoliacinį barjerą, daugiau šiuolaikinės technologijos. Skaitmeniniai izoliatoriai yra mikroschemos, suteikiančios vieną ar daugiau izoliuotų kanalų, kurių kiekvienas „pralenkia“ optroną signalo perdavimo greičiu ir tikslumu, atsparumu triukšmui ir dažniausiai kanalo kaina.

Skaitmeninių izoliatorių izoliacinė užtvara gaminama naudojant įvairias technologijas. Gerai žinoma kompanija „Analog Devices“ kaip barjerą ADUM skaitmeniniuose izoliatoriuose naudoja impulsų transformatorių. Mikroschemos korpuso viduje yra du kristalai ir, atskirai pagamintas ant pollimido plėvelės, impulsinis transformatorius. Kristalinis siųstuvas generuoja du trumpus impulsus informacinio signalo priekyje ir vieną impulsą informacinio signalo mažėjimo metu. impulsų transformatorius leidžia su nedideliu uždelsimu priimti siųstuvo kristalų impulsus, kuriais atliekama atvirkštinė konversija.

Aprašyta technologija sėkmingai naudojama įgyvendinant galvaninę izoliaciją, daugeliu atžvilgių pranašesnė už optines jungtis, tačiau ji turi nemažai trūkumų, susijusių su transformatoriaus jautrumu trukdžiams ir iškraipymų rizika dirbant su trumpais įvesties impulsais.

Daug aukštesnis atsparumo trukdžiams lygis suteikiamas mikroschemose, kur izoliacinė kliūtis yra įdiegta talpose. Kondensatorių naudojimas leidžia atmesti ryšį nuolatinė srovė tarp imtuvo ir siųstuvo, o tai signalų grandinėse prilygsta galvaninei izoliacijai.

Jei paskutinis sakinys jus sujaudino .. Jei jaučiate degantį norą rėkti, kad kondensatorių galvaninės izoliacijos negali būti, rekomenduoju aplankyti tokias temas. Kai jūsų įniršis atslūgs, atkreipkite dėmesį, kad visi šie ginčai prasidėjo 2006 m. Ten, kaip ir 2007 metais, mes, kaip žinia, nebegrįšime. O izoliatoriai su talpine barjera jau seniai gaminami, naudojami ir puikiai veikia.

Talpinio atsiejimo privalumai yra didelis energijos vartojimo efektyvumas, maži matmenys ir atsparumas išoriniams magnetiniams laukams. Tai leidžia jums sukurti nebrangius integruotus izoliatorius su aukšti tarifai patikimumas. Juos gamina dvi įmonės – Texas Instruments ir Silicon Labs. Šios įmonės naudoja skirtingas kanalo kūrimo technologijas, tačiau abiem atvejais silicio dioksidas naudojamas kaip dielektrikas. Ši medžiaga pasižymi dideliu elektriniu stiprumu ir jau kelis dešimtmečius naudojama mikroschemų gamyboje. Dėl to SiO2 lengvai integruojamas į kristalą, o kelių kilovoltų izoliacijos įtampai užtikrinti pakanka kelių mikrometrų storio dielektrinio sluoksnio.Ant vieno (Texas Instruments) arba abiejų (Silicon Labs) yra kondensatoriaus trinkelės. Kristalai yra sujungti per šias trinkeles, todėl informacinis signalas iš imtuvo į siųstuvą pereina per izoliacinį barjerą.Nors „Texas Instruments“ ir „Silicon Labs“ naudoja labai panašias technologijas talpinio barjero integravimui į lustą, tačiau perdavimo principai yra visiškai skirtingi. informacinis signalas.

Kiekvienas izoliuotas „Texas Instruments“ kanalas yra gana sudėtinga grandinė.

Apsvarstykite jo „apatinę pusę“. Informacinis signalas paduodamas į RC grandines, iš kurių imami trumpi impulsai išilgai įvesties signalo kylančių ir nusileidžiančių kraštų, o naudojant šiuos impulsus atkuriamas signalas. Toks talpinio barjero praėjimo būdas netinka lėtai besikeičiantiems (žemo dažnio) signalams. Gamintojas šią problemą sprendžia dubliuodamas kanalus – grandinės „apatinė pusė“ yra aukšto dažnio kanalas ir skirta signalams nuo 100 Kbps. Signalai, mažesni nei 100 kbps, apdorojami grandinės „viršutinėje pusėje“. Įvesties signalui taikoma išankstinė PWM moduliacija aukštu laikrodžio dažniu, moduliuotas signalas tiekiamas į izoliacinį barjerą, signalas atkuriamas impulsais iš RC grandinių ir toliau demoduliuojamas. Sprendimų priėmimo grandinė, esanti izoliuoto kanalo išėjime, „nusprendžia“, iš kurios „pusės“ signalas turi būti siunčiamas į mikroschemos išvestį.

Kaip matote Texas Instruments izoliatoriaus kanalų diagramoje, tiek žemo, tiek aukšto dažnio kanalai naudoja diferencinį signalizavimą. Leiskite skaitytojui priminti jos esmę.

Diferencialinė transmisija yra paprasta ir efektyvus būdas apsauga nuo bendrojo režimo trukdžių. Įvesties signalas siųstuvo pusėje yra „padalytas“ į du signalus V+ ir V-, atvirkščiai, vienas kitam, kuriuos vienodai veikia skirtingo pobūdžio bendrojo režimo trikdžiai. Imtuvas atima signalus ir dėl to pašalinamas triukšmas Vsp.

Diferencialinis perdavimas taip pat naudojamas skaitmeniniuose „Silicon Labs“ izoliatoriuose. Šios mikroschemos turi paprastesnę ir patikimesnę struktūrą. Norint pereiti per talpinį barjerą, įvesties signalas yra veikiamas aukšto dažnio OOK (On-Off Keyring) moduliacijos. Kitaip tariant, „vienas“ iš informacinio signalo yra užkoduotas aukšto dažnio signalo buvimu, o „nulis“ – aukšto dažnio signalo nebuvimu. Modifikuotas signalas be iškraipymų praeina per porą talpų ir atkuriamas siųstuvo pusėje.