對電子電路之中的隔離技術(shù)探索

1、對電子電路之中的隔離技術(shù)探究摘要：噪聲干擾會對電子電路的正常運行帶來干擾，繼而給整臺設(shè)備的正常運行帶來影響，甚至導(dǎo)致嚴重的平安事故，所以，探究電子電路之中的隔離技術(shù)具有相當積極的現(xiàn)實意義。本文首先概述了電子電路隔離技術(shù)的概念和作用，然后重點討論了模擬電路的隔離變壓器隔離與直流電壓隔離、線性隔離放大器隔離和數(shù)字電路的隔離光電耦合器隔離、脈沖變壓器隔離，以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。關(guān)鍵詞：電子電路 隔離技術(shù) 模擬電路 數(shù)字電路1電子電路隔離技術(shù)概述電子電路隔離技術(shù)指的是，以隔離元器件為工具，對噪聲干擾的相關(guān)途徑進展有效切斷，從而發(fā)揮抑制甚至消除噪聲干擾的作用，賦予電子電路更為理想的電磁兼容性1。對

2、于電子電路隔離而言，其主要涉及兩大部分，一個是模擬電路的隔離，另一個是數(shù)字電路的隔離。下面將針對這兩種隔離進展分別討論。2模擬電路的隔離2.1變壓器隔離與直流電壓隔離對于交流供電系統(tǒng)，建議選用電源變壓器進展隔離，這樣可以比較理想地抑制甚至消除諧波等噪聲產(chǎn)生的干擾。常規(guī)變壓器一、二次繞組彼此絕緣，可實現(xiàn)對一次側(cè)噪聲電壓以及電流的有效阻止，防止給二次側(cè)帶來干擾，然而卻無法發(fā)揮百分百的抗干擾效果。因為分布電容的客觀存在，交流供電系統(tǒng)中的噪聲會以其為媒介傳輸?shù)蕉蝹?cè)。假設(shè)在繞組之間設(shè)置隔離變壓器，便可實現(xiàn)對噪聲的有效抑制，從而賦予裝置更為理想的電磁兼容性2。當控制裝置、電子裝置子系統(tǒng)需要隔離時，二者各

3、自對應(yīng)的直流供電電源同樣需要承受一定的隔離措施。以直流供電系統(tǒng)為對象進展隔離時，常見的方式有兩種，一種是于交流側(cè)設(shè)置隔離變壓器，另一種是設(shè)置直流電壓隔離器。隨著科技程度的不斷提升，已研制出專門用來削弱噪聲的隔離變壓器，其無論是繞組還是整體，均設(shè)置了假設(shè)干層的屏蔽層。該類變壓器不管是在構(gòu)造上還是在鐵芯材料選取上，又或者是在線圈位置上，均經(jīng)過專門設(shè)計，可以有效阻斷高頻噪聲漏磁通、繞組之間的交鏈，如此一來，差模噪聲便難以侵入二次側(cè)，所以，此類變壓器不僅可以阻斷共模噪聲電壓，同時還可以阻斷差模噪聲電壓，表現(xiàn)出了較為優(yōu)異的特性3。2.2線性隔離放大器隔離當模擬信號測控系統(tǒng)設(shè)置在共模噪聲較大的空間中時，需

4、要在輸入、輸出之間設(shè)置相應(yīng)的隔離，從而解決噪聲耦合問題。通過隔離可以讓此類系統(tǒng)獲得下述好處：保護模擬系統(tǒng)，削弱甚至躲避其受到的干擾，特別是在電力系統(tǒng)中，接地干擾有可能侵入邏輯系統(tǒng)，使其無法正常工作；在高精度測量系統(tǒng)中，應(yīng)防止數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖波動影響模擬系統(tǒng)，特別是前置放大部分，由于其信號非常微弱，即便是非常小的干擾信號都可能完全覆蓋有用信號。對微電壓電流模擬電路進展隔離時，通常要面比照擬復(fù)雜的情況，不僅要考慮精度因素，同時還需要考慮本錢因素。常規(guī)情形下，假設(shè)是較微弱的共模噪聲，建議使用差動放大器或者V / I變換，一般可以獲得比較理想的效果4。假設(shè)是較強的共模噪聲，同時場所對測量精度有著較高

5、的要求，那么需要選用專門的、有效的隔離措施，即擁有較高精度程度的線性隔離放大器，如Burr-Brown公司設(shè)計的ISO106芯片，其誕生和應(yīng)用大大簡化了模擬電路的隔離工作。ISO106隔離噪聲抑制比較為優(yōu)異，交流可到達130dB，直流可到達160 dB， 非線性誤差可控制在為7 ×10-6，其擁有比較理想的放大和隔離功能，因此廣泛應(yīng)用于高精度測量系統(tǒng)之中，其缺點是本錢較大。3數(shù)字電路的隔離3.1光電耦合器隔離對于光電耦合器隔離，其原理是以光電耦合器為工具實現(xiàn)對輸入信號、內(nèi)部電路之間的有機隔離，也可以是將內(nèi)部輸出信號、外部電路有機隔分開來。隔離處理之后的信號回路使用專屬的獨立電源，不僅

6、如此，還分別接不同的“地，這樣哪怕是長途信號的傳輸也可以有效躲避相關(guān)干擾?，F(xiàn)階段，該類器件的隔離電壓普遍超過2.5kV，部分器件甚至到達了8kV。常用的光電耦合器如4N25，其額定的隔離電壓高達5.3 kV；6N137的額定隔離電壓為3kV，而額定頻率可以超過10MHz5。該種隔離方法擁有良好的性價比，但實際應(yīng)用過程中應(yīng)特別小心速度問題。3.2脈沖變壓器隔離脈沖變壓器的匝數(shù)相對偏少，同時一、二次繞組分別設(shè)置在鐵氧體磁芯的兩端，該類工藝使得其分布電容非常小，通常為數(shù)個皮法拉大小，所以可用來對脈沖信號進展隔離。對于脈沖變壓器，其在輸入或者輸出脈沖信號的過程中，不涉及直流分量的傳輸，所以，大量應(yīng)用于以微電子技術(shù)為根底的控制系統(tǒng)之中。脈沖變壓器信號傳遞頻率普遍集中在1 kHz-1MHz之間，而某些產(chǎn)品的這一數(shù)值可以超過10MHz。脈沖變壓器大多應(yīng)用于以晶閘管為代表的一系列可控器件的控制隔離中。繼電器屬于一種比較常見數(shù)字式輸出隔離元件，借助該隔離元件可以實現(xiàn)對低壓直流、高壓交流之間的有效隔離，從而讓高壓交流側(cè)的干擾難以甚至完全無法侵入低壓直流側(cè)。繼電器不僅簡單實用，同時還具有本錢較低的優(yōu)點，因此在現(xiàn)代工業(yè)中得以廣泛應(yīng)用。4結(jié)語以上針對電子電路所涉及的隔離問題進展了綜述，值得一提的是，在產(chǎn)品設(shè)計和消費中，還需要對電子裝置的內(nèi)、外干擾予以系統(tǒng)