2012年5月11日 星期五

電子電路中隔離的全面介紹 (一)


電子電路中隔離的全面介紹之
                    -----隔離技術的簡介及應用場合(連載1
    在許多應用中,數據鏈路之間需要(甚至是必要的)非直接的(導電)連接,從而在提供數據的同時避免來自系統某一部分的危險電壓(或電流)對其另一部分造成破壞,造成這種破壞性失效的可能是電源質量低劣、接地故障、雷擊和浪湧等各種故障。此外,通信節點的間距可能相當 大,常常由不同接地區域的AC插座來給這些節點供電,這些接地區域之間的電位差(可能含有DC偏壓、50HZAC諧波和各種瞬態噪聲份量)也會造成破 壞。
在實際工程使用中,經常發生通過電纜邏輯接地或屏蔽將這些地線連接在一起的情況,可能形成接地環路,且電流將流入該電纜。接地環路電流會對通信產生嚴重影響(包括數據惡化、EMI過大、元件損壞),當電位差足夠大時,人體就有遭受電擊的可能。
一般在兩種情況下會採用隔離技術:第一種情況是:在有可能存在損壞設備或危害人員的潛在電流浪湧時。如醫療上的應用、電機控制、總線隔離等方面。第二種情況是:必須避免存在不同地位和分裂的接地回路的互連。兩種情況都是採用隔離來避免電流流過,而允許兩點之間有數據或功率傳送。
電路隔離的主要目的是通過隔離元器件把噪聲干擾的路徑切斷 ,從而達到抑制噪聲干擾的效果 ,使電子電氣設備符合電磁兼容性的要求。電路隔離主要有:模擬電路的隔離 數位電路的隔離 數位電路與模擬電路之間的隔離。所使用的隔離方法有:變壓器隔離法 脈衝變壓器隔離法繼電器隔離法 光電耦合器隔離法 直流電壓隔離法 線性隔離放大器隔離法 光纖隔離法 A /D轉換器隔離法等。
說直觀一點就是如果產品的使用環境比較複雜(比如工業環境),或涉及到多個不同電源供電系統之前的相互通訊(比如RS232RS485CAN等各種通訊接口)都需要(甚至是必須)隔離。
電子電路中的隔離會涉及到三個方面的隔離:
第一是電源的隔離,一般會選擇DC-DC隔離電源模塊。
第二是信號、數據的隔離,這一點我們會在以後的文章中介紹。
第三是地的隔離,隔離前側的地(GND)與後側的地(GNDISO)是不可以連接在一起的,但有些不得不連接在一起的場合,我們可以選用磁珠或0歐電阻放在兩個地之間。
關於電子電路中的隔離基本概念先寫到這裡,下篇我們要介紹電子電路中模擬電路的隔離。

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