谈电子电气设备的电路隔离技术

谈电子电气设备的电路隔离技术

电路隔离的主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果，使电子电气设备符合电磁兼容性的要求。电路隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。所使用的隔离方法有：变压器隔离法、脉冲变压器隔离法、继电器隔离法、光电耦合器隔离法、直流电压隔离法、线性隔离放大器隔离法、光纤隔离法、A/D转换器隔离法等等。下文就模拟电路的隔离和数字电路隔离技术的相关内容进行简要分析。

标签：电子电气；设备；电路隔离技术

1、电子电气设备隔离技术概述

电子电气设备隔离技术主要分为两种，一种是模拟电路隔离技术，另一种是数字电路隔离技术。这些技术可以有效提高其运行成效，并帮助达到预期的隔离目的。两者的使用，能够有效增强噪音干扰隔离效果，并减少对于电子电气设备的影响。

1.1数字电路隔离技术的概念

数字电路隔离技术主要就是利用广电耦合、继电器、光纤等隔离方式，发挥其相应的作用，技术人员要利用数字量输入隔离的方式，对广电耦合器进行全面的隔离，从而提升继电器隔离的工作质量。

1.2模拟电路隔离技术概念

应用该类隔离技术，需要对传输通道进行分析，逐渐提升传输通道的精确度，在其性能与发展存在矛盾的时候，就要进行分析，并且科学选择隔离元器件，同时还要全面考虑传输通道的运行成效。

传统的隔离元器件难以满足其低造价的使用需求，因此，企业需要科学应用模拟电路的隔离方式，利用互感器隔离技术、直流电压隔离技术、线性隔离技术等，对其进行全面处理。企业在应用模拟电路与数字电路隔离技术的过程中，需要重视模拟与数字转换装置的设置，对于运行质量要求较高的电路而言，需要重视装置两端隔离元器件的质量，逐渐提升其运行可靠性，以达到预期的隔离目的。

2、模拟电路的隔离

一套控制装置或者一台电子电气设备，通常包括供电系统、、模拟信号控制系统模拟信号测量系统。而供电系统又可分为交流供电系统和直流供电系统，交流供电系统主要采用变压器隔离，直流供電系统主要采用的是直流电压隔离器隔离。模拟信号测量系统相对比较复杂，既需要考虑其精度以及频带宽度的因素，又要考虑其价格因素。对于高电压、大电流信号，一般采用互感器（电压互感器、

电流互感器）隔离法，近几年来，又出现了霍尔变送器，这些元器件都是高电压、大电流信号测量常规使用的元器件；对于微电压、微电流信号，一般采用线性隔离放大器。

2.1供电系统的隔离

（1）交流供电系统的隔离。由于交流电网中存在大量的谐波、雷击浪涌、高频干扰等噪声，因此，对由交流电源供电的控制装置和电子电气设备，都应该采取抑制来自交流电源干扰的措施。采用电源隔离变压器，可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声干扰。但是，普通变压器却不能完全起到抗干扰的作用，这样的原因在于，虽然一次绕组和二次绕组之间是绝缘的，能够阻止一次侧的噪声电压、电流直接传输到二次侧，有隔离作用。然而，由于分布电容（绕组与铁心之间，绕组之间，层匝之间和引线之间）的存在，交流电网中的噪声会通过分布电容耦合到二次侧。为了抑制噪声，就必须在绕组间加屏蔽层，这样就能抑制噪声并消除干扰，并且提高设备的电磁兼容性。

随着技的进步，国外已成功研制了专门抑制噪声的隔离变压器（简称NCT），这是一种绕组和变压器整体都有屏蔽层的多层屏蔽变压器。这种变压器的结构、铁心材料、形状及其线圈位置都比较特殊，它可以切断高频噪声漏磁通和绕组的交链，从而使差模噪声不易感应到二次侧，因此这种变压器既能切断共模噪声电压，又能切断差模噪声电压，是比较理想的隔离变压器。

（2）直流供电系统的隔离。当控制装置和电子电气设备的内部子系统之间需要相互隔离时，它们各自的直流供电电源间也应该相互隔离，其隔离方式如下：第一种是在交流侧使用隔离变压器；第二种是使用直流压隔离器（即DC/DC变换器）。

2.2测量系统的隔离措施

在对测量系统进行隔离的过程中，技术人员需要科学开展高压信号与低压信号的隔离工作，满足系统的实际运行需求，达到预期的技术应用作用。

（1）高压信号隔离技术。对于高压或是大电流的信号而言，需要技术人员利用互感器隔离技术开展相关工作，主要因为其噪音的隔离原理，与互感器隔离方式较为接近，因此，需要科学应用互感器。

（2）低压信号隔离措施。在低压信号隔离中，技术人员需要考虑到精确度与频带宽度的影响因素，全面降低隔离技术的应用造价，减少噪音问题，科学分析其实际设计需求，以达到预期的设计目的。

2.3模拟信号控制系统的隔离

模拟信号控制系统的隔离与模拟信号测量系统的隔离类似，即交流信号一般采用变压器隔离，直流信号一般采用直流电压隔离器或线性隔离器隔离。

3、数字电路隔离技术的应用措施

在应用数字电路隔离技术的过程中，技术人员需要全面地分析光电耦合器与继电器的隔离需求，并提升各类技术的应用质量。

3.1光电耦合器的隔离措施

在对此类系统进行隔离处理期间，需要将输入信号与电路相互分离，或是对输入信号进行处理。当前，我国多数广电耦合器的隔离技术都较为先进，可以将其电压控制在2.5kV以上，一些电路电压甚至可以达到8kV左右，可以实现大功率耦合器件的应用，提升系统的运行成效。

3.2科学应用继电器隔离技术

在应用继电器隔离技术的过程中，技术人员需要对常用的数字输出元器件进行分析，然后利用继电器隔离元器件开展相关隔离工作，将低压直流与高压交流相互隔离，以此提高系统的运行质量与可靠性。

4、结束语

以上对电子电路的电气隔离问题作出了概括性的论述，在产品的研制实践中，还要对电子电气设备的内部噪声及外部干扰进行全面的分析，结合“接地问题”，“屏蔽问题”，选择合理的隔离方式及其恰当的隔离部位，进行统一部署，才能设计出满足电磁兼容性要求的合格产品，造福于广大人民群众。

参考文献：

[1]赵艳春.谈电子电气设备的电路隔离技术[J].科技创新导报，2008，（23）：224-225.

[2]闫俊梅.电子电气设备的电路隔离技术[J].中国商界，2010，（8）：19-21.

作者简介：石静（1989.12.08）；性别：男；籍贯：重庆市；民族：汉；学历：大学本科；职称：助理工程师；职务：硬件工程师；研究方向：硬件电路、系统设计；