大功率电子电气设备的电路隔离技术
电子电气电路的隔离技术研究
电子电气电路的隔离技术研究随着电子电气设备的广泛应用,电路隔离技术日益成为研究的热点。
电路隔离技术是指在电子电气设备中采取一定的方法,使得电路之间相互隔离,以防止信号干扰和提高设备的安全性。
本文将从电路隔离技术的背景和重要性、常见的隔离技术及其原理、隔离技术的应用案例等方面进行详细阐述。
一、电路隔离技术的背景和重要性随着电子电气设备的普及和应用范围的扩大,设备之间的互连和相互干扰问题愈发显著。
许多设备之间需要进行数据传输和信号交互,而不同设备之间可能存在电位差、电压峰值、过电压等问题,这些问题会导致信号干扰和设备损坏。
电路隔离技术的重要性主要体现在以下几个方面:1.保护设备安全:电路隔离技术可以有效地将输入信号与输出信号隔离开,避免了信号的相互干扰和传导,从而保护了设备的安全性和可靠性。
2.提高信号传输质量:采用电路隔离技术可以消除信号之间的互相影响,减少信号传输时的干扰,提高信号传输的质量和稳定性。
3.防止电击危害:在一些场合,人体有可能与高电压电路直接接触,如果不采取隔离措施,将会有电击的危险。
而电路隔离技术通过有效地隔离高电压和低电压的接触,从而保护人身安全。
二、常见的隔离技术及其原理1. 光耦隔离技术:光耦隔离技术是一种常见的电路隔离技术,它利用光电转换器件实现信号的隔离传输。
光耦隔离器件主要由发光二极管(LED)和光敏三极管(Phototransistor)组成。
发光二极管接收输入信号,产生光信号,光信号被光敏三极管转换为电信号输出。
光耦隔离技术具有功耗小、线路简单、隔离良好等特点,广泛应用于工业自动化、电力系统等领域。
2.变压器隔离技术:变压器隔离技术是一种通过变压器实现信号隔离的技术。
变压器的工作原理是利用互感作用,将输入信号和输出信号通过电磁感应隔离开。
变压器隔离技术具有隔离效果好、传输损耗小等优点,常用于音频隔离、电源隔离等领域。
3.堆栈滤波器隔离技术:堆栈滤波器隔离技术是一种基于滤波器的隔离方法。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术【摘要】本文旨在介绍电子电气电路的隔离技术,通过引言部分概述了隔离技术在电路设计中的重要性。
接着从基本隔离技术原理、应用领域、分类及发展趋势等方面展开讨论,并探讨了隔离技术在电路设计中的具体应用。
结尾部分则对电子电气电路的隔离技术的未来发展进行展望,强调了隔离技术在电子电气领域的重要性,并总结了电子电气电路的隔离技术。
通过本文的阐述,读者将对隔离技术有更深入的了解,为今后的电路设计提供参考和启发。
【关键词】电子电气电路、隔离技术、原理、应用领域、分类、发展趋势、具体应用、未来发展、重要性、总结1. 引言1.1 电子电气电路的隔离技术概述电子电气电路的隔离技术是指在电路设计和实际应用中,通过各种技术手段对不同电气信号、电路或设备之间进行隔离,以确保不同电路或设备之间的电气性能不受外界干扰或影响。
隔离技术的主要目的是保证电路的安全性和稳定性,避免由于互相干扰而导致电路故障或损坏。
隔离技术在电子电气领域扮演着至关重要的角色,尤其是在需要保护人员安全、防止设备损坏、提高电路性能和可靠性等方面。
隔离技术的应用范围非常广泛,涉及到电力系统、通信系统、工业控制系统、医疗设备、航空航天等各个领域。
隔离技术可分为电气隔离和光隔离两大类,每种隔离技术又有其特定的原理和应用场景。
隔离技术的发展趋势主要体现在技术不断创新和完善,以提高隔离效果和降低成本。
在电路设计中,隔离技术的具体应用包括地线隔离、光电耦合隔离、磁隔离等。
电子电气电路的隔离技术在现代电子领域中具有重要意义,未来随着技术的不断发展和应用范围的不断拓展,隔离技术将继续发挥重要作用,为电子设备和系统提供更加安全、稳定和高效的运行环境。
1.2 隔离技术在电路设计中的重要性隔离技术在电路设计中的重要性体现在多个方面。
隔离技术可以有效地提高电路的稳定性和可靠性。
在电子设备中,不同的电路之间往往需要进行隔离,避免干扰或者短路现象的发生,通过使用隔离技术可以有效地解决这一问题,保证电路的正常工作。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术1. 引言1.1 什么是电子电气电路的隔离技术电子电气电路的隔离技术是指在电路中实现信号或功率的传输,同时有效隔离不同电路之间的干扰和相互影响的技术。
在电子设备和系统中,由于不同电路之间的电气连接会导致信号的串扰、干扰甚至安全隐患,因此隔离技术显得尤为重要。
隔离技术通过在电路中引入隔离元件,如隔离变压器、光耦等,实现了不同电路之间的电气隔离,从而避免了信号的直接传输,降低了互相干扰的风险,保证了系统稳定性和安全性。
隔离技术不仅在传统电力系统中得到广泛应用,也在现代电子设备中发挥着重要作用。
隔离技术的发展不仅仅满足了电路隔离的基本需求,还在提高隔离效果、降低成本、提高性能方面有着不断的创新和进步。
在电子电气领域中,隔离技术已经成为不可或缺的一部分,其重要性不可低估。
1.2 隔离技术的重要性隔离技术在电子电气电路中扮演着至关重要的角色。
隔离技术主要通过隔离电路中的信号或电压,防止不同电路之间的相互影响和干扰,确保系统的稳定性和可靠性。
隔离技术的重要性主要体现在以下几个方面:1. 安全性保障:隔离技术可以有效地隔离高压和低压系统,防止电路发生短路或接地故障,保护用户和设备的安全。
2. 信号传输稳定性:隔离技术可以减少信号传输过程中的串扰和噪音干扰,确保信号的准确传输,提高系统的稳定性和可靠性。
3. 波形保持完整性:隔离技术可以防止信号波形在传输过程中失真,保持信号的原始形态,确保系统的准确性和性能。
4. 设备保护:隔离技术可以防止电路中的过电压和过电流对设备造成损坏,延长设备的使用寿命,降低维修成本。
隔离技术在电子电气电路中扮演着关键的角色,不仅可以保障系统的安全性和稳定性,还能提高系统的性能和可靠性,因此在电路设计和应用中必不可少。
随着电子科技的不断发展和应用领域的拓展,隔离技术的重要性也日益突出,将在未来得到更广泛的应用和发展。
2. 正文2.1 电子电气电路隔离技术的分类电子电气电路的隔离技术是指在电路设计和应用中采用一定的方法,使不同电路之间或电路与外部环境之间实现电气隔离和信号隔离。
为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离?其基本方法有哪些?各自的基本原理是什么?
为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离?
其基本方法有哪些?各自的基本原理是什么?
对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离的主要目的是
增强系统的安全性和可靠性。
电气隔离可以有效地隔离高压主
电路和低压控制电路之间的电气连接,从而防止电流、电压或
噪声等可能引起的危险、故障或损坏,同时降低电击风险。
下面是几种常见的电气隔离方法及其基本原理:
1.电流隔离器:电流隔离器通过磁性元件(如变压器)或光
耦合器(光电耦合器、光隔离器)实现电流的隔离。
电流
传感器通过磁性耦合或光信号转换,将主电路中的电流信
息转换为控制电路中的隔离电流信号,保持电路间的电气
隔离。
2.电压隔离器:电压隔离器是通过磁性元件(如变压器)或
电容耦合器实现电压的隔离。
主电路和控制电路之间的电
压通过磁性耦合或电容耦合进行传递,从而实现电气隔离。
3.光电耦合器:光电耦合器使用光传感器和光发射器之间的
光缆进行隔离。
主电路中的信号经过光发射器转换成光信
号,并经过光纤传输到控制电路,通过光传感器将光信号
转换回电信号,实现电气隔离。
4.光纤隔离器:光纤隔离器使用光纤进行信号传输,实现电
气信号的隔离。
主电路和控制电路之间通过光纤传输信号,利用光的特性实现电气隔离。
这些电气隔离方法的基本原理是通过利用磁性耦合、电容耦合、光传输等方式,在主电路和控制电路之间建立隔绝的物理媒介,以实现信号的传递或转换,同时保持电路间的电气隔离,确保主电路和控制电路之间的安全性和可靠性。
大功率装置用多路输出高压隔离新型开关电源设计方案
大功率装置用多路输出高压隔离新型开关电源设计夏凌辉,吕征宇,费万民(浙江大学电力电子国家重点实验室,浙江杭州310027)摘要:基于专利技术[1],通过设计高频交流电流源和一种特殊的输岀变压器,研制了一种用于短路故障限流器中晶闸管驱动的多输岀开关电源。
给岀了主电路拓扑结构,叙述了输岀变压器的结构及特点,分析了系统的工作原理,进行了校验电源有效性的仿真,开发了一台样机并成功应用在限流器实验装置中。
关键词:多路输岀;高压隔离;驱动电源;短路故障限流器1引言随着高压大功率电力电子装置的不断发展,串接在一起的驱动电源之间,往往需要承受极高的工作电压。
近来,多级隔离技术越来越多地被用在电路的驱动系统中,以满足高电压隔离的需要;但这同时也使得开关管的驱动电路越来越复杂。
如图1所示是一个使用在三相接地系统中的固态短路限流器。
它是由晶闸管三相整流器和一个限流电感组成的。
限流器主要被用在15kV的电力系统中。
考虑到电源电压的波动,晶闸管阻断电压限制和均压系数等因素,图1中所示限流器中的每个晶闸管阀在实际中必须要用8 个6kV等级的晶闸管串联组成。
这样在限流器中的晶闸管总数达到了64个,则至少需要有61路高压隔离驱动电源用到这些晶闸管的门极驱动中。
所以,开发一个新型的电源用作限流器中晶闸管的门极驱动电源是一项非常重要的任务。
图1 三相接地系统固态短路限流器主电路拓扑Dusan M. Raonic [2]提出了一种晶闸管自我供能的门极驱动方式,它把一个缓冲电容作为能量存贮单元,解决了几乎每个功率开关管都存在的对隔离电源的需求。
但是,这种方式只能被用于工作在功率变换器直流侧的晶闸管和GTO的门极驱动中。
Chang Liuchen [3]研制了一种驱动板电源用于三相逆变器中大功率IGBT的驱动,它通过一个多绕组的变压器,实现了4路相互隔离的输岀。
这种电源的缺点是随着输出路数和隔离电压的增加会导致变压器的结构很复杂,体积极庞大。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术电子电气电路的隔离技术随着电子技术的快速发展和广泛应用,电子电气电路的隔离技术变得十分重要。
隔离技术是指通过各种手段,将电路之间的电信号和能量互相隔离,以达到安全、可靠和性能优化的目的。
本文将介绍几种常见的隔离技术以及其原理和应用。
1. 光隔离器光隔离器是一种将电信号通过光信号传输的设备。
它由发光二极管(LED)、光电二极管(PD)和光纤组成。
当电信号输入到发光二极管时,它将电信号转化为光信号并发送到光纤中,然后光信号经过光纤传输到光电二极管,在光电二极管处将光信号转化为电信号输出。
光隔离器可以实现电路间的电气隔离,防止电气干扰和信号串扰。
它广泛应用于控制系统、通信系统和医疗设备等领域。
2. 电缆隔离电缆隔离是指通过使用绝缘材料和地线将电路间的电信号隔离开来。
电缆隔离可以防止电流回路之间的电接触,避免电流回路之间的相互干扰和电击风险。
常见的电缆隔离方法包括使用绝缘套管、绝缘填充物和绝缘带等。
电缆隔离广泛用于电力系统、工控系统和家电产品等领域。
3. 变压器隔离变压器隔离是一种常见的电气隔离技术。
它通过变压器将输入和输出电路之间隔离开来。
输入电路和输出电路通过共同的电磁场相互耦合,但是它们之间没有直接的电气连通。
变压器隔离可以实现电路间的电气隔离,防止电源波动和电气干扰。
它广泛应用于电力系统、电子设备和网络通信等领域。
4. 信号隔离信号隔离是指通过使用隔离装置将电路间的信号隔离开来。
信号隔离可以防止信号串扰和电气干扰,提高系统的抗干扰能力和稳定性。
常见的信号隔离技术包括使用差分信号、光隔离器和电磁屏蔽等。
信号隔离广泛应用于工业自动化、仪器仪表和通信设备等领域。
电子电气电路的隔离技术包括光隔离器、电缆隔离、变压器隔离和信号隔离等。
这些隔离技术通过不同的原理和方法来实现电路间的电气隔离,提高系统的安全性、可靠性和抗干扰能力。
这些隔离技术在各个领域中都扮演着重要的角色,为电子技术的发展和应用提供了有力的支持。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术随着电子科技的日新月异,电子电气设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
随之而来的问题也随之而来。
在电子设备和电气电路中,隔离技术是一个至关重要的领域。
电子电气电路的隔离技术涉及到安全、干扰抑制、系统保护等多个方面,本文将以电子电气电路的隔离技术为主题,从技术原理、应用领域以及发展趋势等方面进行详细介绍。
一、技术原理电子电气电路中的隔离技术是为了解决电气设备之间或者电气设备与外部环境之间的电气隔离问题。
在具体的技术原理上,隔离技术主要包括电气隔离和光电隔离两种方式。
1. 电气隔离技术电气隔离技术是通过使用绝缘材料或者具有高绝缘强度的空气、气体、油等物质来隔离电气设备之间的电气连接,以防止电气泄漏或者电气干扰。
电气隔离技术广泛应用于工业控制、通信设备、电力系统等领域。
光电隔离技术是利用光电转换原理,将电气信号转换为光信号,再通过光纤传输到另一端,再转换为电气信号的隔离技术。
光电隔离技术具有高速、高精度、不受电气干扰的特点,广泛应用于精密仪器、医疗设备、通信系统等领域。
二、应用领域电子电气电路的隔离技术在现代社会的各个领域都有着广泛的应用。
1. 工业控制在工业生产过程中,各种电气设备之间需要进行信号传输和控制,同时又需要保证安全和可靠性。
电子电气电路的隔离技术能够有效地实现这一目的,保证工业生产的安全稳定运行。
2. 通信系统在通信系统中,电子电气电路的隔离技术能够有效地解决电气干扰和信号泄漏的问题,保证通信设备之间的正常通信和数据传输。
3. 医疗设备4. 汽车电子随着汽车电子技术的不断发展,电子电气电路的隔离技术在汽车电子中也有着广泛的应用。
车载电池管理系统、车载娱乐系统等都需要隔离技术来保证系统的安全和稳定性。
三、发展趋势随着科技的不断发展,电子电气电路的隔离技术也在不断地发展和创新。
未来隔离技术的发展将主要体现在以下几个方面:1. 高速、高精度随着数据传输速率和精度要求的不断提高,隔离技术也需要不断地提高传输速率和传输精度,满足现代电子设备对高速、高精度信号传输的需求。
关于电子电气电路的隔离技术分析
关于电子电气电路的隔离技术分析摘要电路隔离技术是电子电气设备中常用的技术之一,可有效隔离电路之间的干扰信号,进而提升电路的稳定性和安全性。
本文详细分析和探讨了电路隔离技术的原理、分类和应用,为电子电气设备的研发和应用提供参考。
关键词电子电气电路;隔离技术;应用引言电路隔离技术随着电子电气设备的不断普及和发展,在各个领域中广泛被应用。
其作用是有效地隔离电路之间的干扰信号,进一步增强电路的稳定性和安全性。
因此,该技术在电子电气设备的设计和制造中具有至关重要的意义。
一、电路隔离技术的基本原理和分类电路隔离技术利用一系列的方法将电路分隔开来,有效地控制电路之间的相互影响。
其核心原理在于采用隔离手段,避免电路之间的干扰。
根据隔离方式的差异,电路隔离技术可归纳为以下几类:一是电气隔离技术被用来将电路分隔开来,以实现电气隔离的目的。
它主要利用绝缘材料或隔离器件,将两个或多个电路隔离开。
电气隔离技术可以分为直接接触式和间接接触式。
二是光电隔离技术是利用光电耦合器将电路进行隔离,以实现光电隔离的效果。
它的优点包括传输速度快、干扰少、隔离性能好等。
三是磁电隔离技术:利用磁性材料或磁电耦合器将电路隔离,实现磁电隔离。
该技术具有良好的隔离性能和干扰抑制效果。
四是电磁隔离技术指采用电磁屏蔽材料或屏蔽器将不同电路分隔开来,以达到防止电磁干扰和提高隔离性能的目的。
该技术具有优点如下:防止电磁干扰、隔离性能良好等。
五是物理隔离技术是指利用机械隔离器、隔离开关等手段将电路分隔开来,实现电路的物理隔离。
这种技术具有隔离性能好、可靠性高等优势。
总结起来,电路隔离技术在现代电子领域中扮演着重要角色,可有效防止电路间的互相干扰,提升其可靠性和稳定性。
随着科技的进步,电路隔离技术也不断创新和发展,为电子产品的进步和应用提供了有力保障。
二、电子电气电路的隔离技术的应用1、数字电路分离技术这种绝缘技术能够有效地隔离电路,是一种经济实惠且应用广泛的绝缘方法。
电子电气电路的隔离技术研究
电子电气电路的隔离技术研究隔离技术,在电子电气领域中是非常重要的一项技术,它可以帮助我们保护设备,防止电路间的干扰和提高系统的可靠性。
本文主要介绍电子电气电路的隔离技术相关内容,包括隔离技术的基本概念、隔离技术的种类、隔离技术的应用以及隔离技术的发展趋势。
一、隔离技术的基本概念隔离技术,是指通过物理隔离对电路间的信号进行隔离,从而达到保护设备、防止电磁干扰和保证系统可靠性的目的。
它可以将电路间的信号分开,防止意外的电压或电流对不同电路的干扰和影响。
在实际生产中,隔离技术被广泛应用于各种工业、军事、航空航天等领域的电路设计中。
隔离技术的主要作用是在保证电路间隔离的同时,提高设备的安全系数和可靠性。
它通过防止不同电路之间相互干扰,保障设备的正常工作,并减少电路设计中的噪声和信号干扰。
二、隔离技术的种类隔离技术可以分为多种类型,包括电气隔离、光电隔离、磁电隔离及声电隔离等多种。
下面分别介绍:1、电气隔离电气隔离是一种简单的隔离技术,主要是通过物理隔离电路来实现。
电气隔离通常使用各种不同的隔离器件,如变压器、电容器等。
它们可以帮助将电路间的电信号分开,从而保护设备并避免电路间干扰。
电气隔离技术通常应用于高电压变换器或大功率电力电子设备中。
光电隔离是现代隔离技术的一种新型技术。
它可以通过光纤传输等方式实现电路间的隔离和信号传输。
光电隔离具有高速度、高带宽、低噪声等优点,可以用于高速数据传输、光电集成电路等领域。
磁电隔离是一种利用电磁感应原理实现电路隔离的技术。
磁电隔离器件主要有变压器、隔离放大器等。
它可以通过电磁感应使电路传输变为磁场传输,从而实现电路的隔离。
声电隔离是一种利用声波传播的方式实现电路间隔离的技术。
它可以通过隔离器件控制声波的传播和反射,将电路隔离,比如麦克风和扬声器之间就可以通过声学隔离技术隔离。
隔离技术广泛应用于电子和电气设备的设计中,以保护设备、提高设备的可靠性和安全性。
下面简要介绍隔离技术的主要应用领域:1、变频器变频器是电气化中的关键部件之一,可以调节电动机的转速,实现节能和控制这两个目标。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术隔离技术在电子电气领域中起着非常重要的作用,它能够有效地隔离不同电路之间的信号和电压,确保设备运行的安全性和稳定性。
隔离技术不仅是电子电路设计中的重要组成部分,也是电力系统和工业控制领域中不可或缺的关键技术之一。
在本文中,将着重介绍电子电气电路的隔离技术的原理、分类、应用和发展趋势。
一、隔离技术的原理隔离技术是指在不同电路之间使用一定的隔离手段,使它们之间不会发生相互影响和干扰。
在电子电路中,隔离技术主要包括信号隔离和电压隔离两种形式。
信号隔离是指通过隔离元件隔离输入输出信号,确保信号传输的稳定和可靠;电压隔离是指通过隔离元件隔离不同电路之间的电压,以保护设备和人员的安全。
隔离技术的实现原理主要包括电磁隔离、光电隔离和电容隔离等多种方式。
电磁隔离是通过电磁感应原理,利用变压器或传感器等元件将信号或电压隔离开来;光电隔离是利用光电器件(如光耦)将输入输出信号以光的形式传输,实现隔离;电容隔离是通过电容器将两个电路之间的信号隔离开来,常用于高频和数字信号的隔离。
根据隔离手段和功能特点的不同,隔离技术可以分为多种不同的分类。
主要包括信号隔离和电压隔离两大类。
1. 信号隔离2. 电压隔离隔离技术在电子电气领域中有着广泛的应用,特别是在电力系统、工业控制和通信领域中应用最为广泛。
以下将介绍隔离技术在这些领域中的主要应用。
1. 电力系统电力系统中的隔离技术主要用于保护设备和人员的安全,防止电压冲击和电气火灾。
在电力系统中,隔离技术常用于变压器、继电器、断路器和避雷器等设备中,用于隔离不同电压等级和频率的电路,并确保电力系统的稳定和可靠运行。
2. 工业控制3. 通信领域在通信领域中,隔离技术主要用于隔离通信信号和电源信号,以确保通信设备的稳定和可靠运行。
隔离技术常用于光纤通信、卫星通信、移动通信等设备中,用于隔离不同通信信号和电源信号,并确保通信的稳定和可靠。
四、隔离技术的发展趋势随着电子技术的不断发展和应用需求的不断提升,隔离技术也在不断发展和完善。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术【摘要】本文介绍了电子电气电路的隔离技术,首先阐述了隔离技术的重要性和发展历程,并说明了其在电路设计中的应用。
接着在正文部分详细解释了隔离技术的基本原理、分类、作用与意义,以及在交流电路和直流电路中的具体应用。
最后探讨了隔离技术的发展趋势。
在结论部分总结了电子电气电路的隔离技术的重要性,展望了其未来的应用前景,并强调了隔离技术对电路设计的重要性。
隔离技术的不断发展与完善将为电子电气领域带来更多创新与进步,同时也能保障电路运行的稳定性和安全性。
【关键词】电子电气电路、隔离技术、重要性、发展历程、应用、基本原理、分类、作用、意义、交流电路、直流电路、发展趋势、未来应用、前景、电路设计、关键词1. 引言1.1 介绍电子电气电路的隔离技术的重要性电子电气电路的隔离技术是电子工程中非常重要的一部分,它用来确保电路中不同部分之间的电流不会相互干扰,同时也可以起到保护人员和设备的作用。
隔离技术可以有效地防止电路中的潜在危险,提高电路的安全性和稳定性。
在现代电子电路设计中,隔离技术已经成为不可或缺的部分,无论是在工业控制系统、通信设备还是家用电器中,隔离技术都扮演着重要的角色。
隔离技术的重要性在于其可以有效地隔离电路中的故障,并防止故障扩散到其他部分,从而避免造成更大的损失。
隔离技术还可以提高电路的耐受性,使其更加稳定可靠。
通过合理应用隔离技术,可以有效地降低电路工作过程中的噪声和干扰,保证信号的准确传输,提高电路的性能和可靠性。
1.2 阐述电子电气电路隔离技术的发展历程电子电气电路的隔离技术是电子电气领域中至关重要的一环。
隔离技术的发展历程可以追溯到很早以前,随着电子技术的不断进步和发展,隔离技术也得到了不断的完善和提升。
在早期,隔离技术主要是通过使用传统的电气绝缘材料来实现的,如橡胶、塑料等。
随着电子设备的不断更新换代,传统的隔离技术已经无法满足当今复杂电路设计的需求,于是新型隔离技术应运而生。
隔离技术
电子设备中的隔离技术隔离技术是电磁兼容性中的重要技术之一,其主要目的是通过隔离元件把噪声干扰的路径切断,从而达到抑制噪声干扰的效果。
在采用了隔离的措施以后,绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声的效果,使设备符合电磁兼容性的要求。
一般电子设备的电路可分为两部分,即强电部分与弱电部分。
前者一般是电磁干扰源,后者为被干扰对象。
为了使设备正常工作,除了解决变换部分与控制部分之间的电气隔离外,还要解决控制部分的抗电磁干扰的问题,特别是当变换部分处于高电压、强电流、高频变换情况下尤其重要。
电子设备中常采用的隔离技术可分为磁电隔离、光电隔离、机电隔离、浮地隔离等几种,下面对这几种加以介绍。
不管那种隔离方式,在电磁兼容性方面的实质是人为地造成电的隔离,以阻止电路性耦合产生的电磁干扰。
一、电磁隔离电磁隔离主要采用变压器来实现,通过变压器传递电信号,阻止了电路性耦合产生的电磁干扰。
对于交流的场合使用较为方便,主要应用于电源电路中。
须注意若设备使用开关电源,由于开关变压器绕组间分布电容较大,所以使用时应当与屏蔽和接地相配合。
变压器主要由绕在铁心上的两个或多个绕组组成。
当在主绕组上加上交变电压时,由于电磁感应而在其它绕组上感生出交变电压。
因此变压器的几个绕组之间是通过交变磁场互相联系的,它们在电路上是互相隔离的。
由于实际变压器铁心存在涡流损耗和磁滞损耗,这些损耗不仅导致变压器的效率降低,而且引起铁心发热、甚至可能导致绝缘损坏。
而铁心的涡流损耗和磁滞损耗都与电压和频率有关,所以对不同的电压和频率,应当选择不同的铁心材料。
变压器的漏磁易对变压器附近的元器件和导线形成干扰,为此,在选用变压器作隔离时,应当选择漏磁小的变压器,否则,应对变压器加强磁场屏蔽。
由于电源变压器原、副边间存在寄生电容,进入电源变压器初级的高频干扰能通过寄生电容耦合到的次级。
而在电源变压器初、次级间增加静电屏蔽后,该屏蔽与绕组间形成新的分布电容,当将屏蔽接地后,可以将高频干扰接地,而起到抗电磁干扰的作用。
关于电子电气电路的隔离技术分析
关于电子电气电路的隔离技术分析摘要:目前,随着人们对电子电气设备性能的要求越来越高,在电子电路中应用隔离技术,能够提升电子电气设备的安全性,在一定程度上可以有效地降低电子电气设备的能耗。
设备,提高电路中的隔离效果,降低电气设备的噪声和干扰信号。
在应用过程中,要合理的分析电气设备的内外部干扰,选择合适有效的隔离件选择方法,对符合电磁兼容要求的合格产品进行设计,提高节能效果和电气设备的利用效率。
关键词:电子电气电路;隔离技术;分析1电子电气电路隔离技术概述电子电气电路是指通过使用光电耦合、继电器以及光纤等方式实现有效隔离的一种电路。
基于电子电气电路隔离技术,工作人员可通过输入数字量的方式实现对耦合器的有效隔离。
电子电气电路隔离技术其应用的主要价值体现在可以对电路在使用过程中的各项噪声干扰路径在最短时间内进行有效切断,在电路隔离的噪声抑制上具有很好的应用效果。
2模拟电路隔离技术分析在电子电气设备中一般都包括一套控制装置、供电系统、模拟信号产生与测量系统等部分,而根据电气设备的应用范围不同,供电系统可以分为交流供电系统与直流供电系统两个部分,相对应地直流电压供电系统一般采用直流电进行隔离,交流电压供电系统采用交流电压进行隔离。
由于模拟电路的组成结构与信号测量的结构比较复杂,在对噪声与干扰进行处理时,不仅要考虑信号的精度,同时还要考虑频带的宽度等因素,而对于高电压器、大电流信号等设备噪声与干扰的隔离,主要采用电压互感器(电流互感器)等设备进行隔离,以提高电路的稳定性,而对于微电压、微电流信号中出现干扰与噪声主要采用线性隔离放大器来实现噪声的隔离,而对模拟信号控制电路一般采用的是变压器或者自流电压隔离器的方式进行隔离。
2.1供电系统的隔离技术分析2.1.1交流供电系统隔离技术一般情况下,交流电中往往会存在大量谐波、高频干扰信息、环境干扰等情况,对于这种高频谐波的现象的交流供电装置,主要采用抑制干扰的方法对噪声进行隔离,例如可以采用电压隔离变压器对供电设备中的窜入电路进行隔离,达到降低电路中存在的电磁干扰问题,但有时普通的变压器的一次绕组与二次绕组之间是绝缘的,能够有效地阻止变压器一次侧的噪声、电流传输到二次侧,具有一定的隔离作用,但是由于在变压器中存在分布电容,交流中的噪声通过电容传到二次侧,从而干扰后续的供电系统。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术【摘要】电子电气电路的隔离技术在现代电子领域起着至关重要的作用。
隔离技术可以有效地隔离不同电路之间的干扰和电气信号,保证电路的稳定运行和安全性。
根据不同的原理和应用场景,隔离技术可以分为基于光耦、变压器和光电隔离器等多种类型。
光耦隔离技术利用光电二极管和光敏三极管进行信号隔离,变压器隔离技术则是通过变压器的电磁感应原理实现信号隔离。
隔离技术的发展趋势是向更高的隔离性能和更小的体积方向发展,应用前景也十分广阔,涵盖了电力系统、通信设备、医疗器械等众多领域。
电子电气电路的隔离技术的重要性不言而喻,其发展前景也是值得期待的。
【关键词】电子电气电路、隔离技术、光耦隔离技术、变压器隔离技术、光电隔离器技术、重要性、发展趋势、应用前景1. 引言1.1 电子电气电路的隔离技术电子电气电路的隔离技术在现代电子领域中占据着重要的地位,其作用不可忽视。
隔离技术可以有效地隔离电路中的不同部分,防止信号干扰和电气隔离等问题。
隔离技术的分类有多种,其中基于光耦隔离技术和基于变压器隔离技术是比较常见的。
光耦隔离技术通过光电耦合器实现信号隔离,具有高速、高精度和低功耗的特点。
而变压器隔离技术则通过变压器将输入输出电路隔离,具有良好的电气隔离效果。
采用光电隔离器技术可以在实现电气隔离的还能保证信号的传输质量和稳定性。
电子电气电路的隔离技术在未来的发展中将继续发挥重要作用,其应用前景广阔,有着较好的应用前景。
电子电气电路的隔离技术在现代电子领域中扮演着不可或缺的角色,其重要性不言而喻。
2. 正文2.1 隔离技术的作用隔离技术在电子电气电路中发挥着至关重要的作用。
隔离技术能够有效地隔离电路中的不同部分,避免信号干扰和电气噪声的传播,提高系统的稳定性和可靠性。
隔离技术还能有效地防止电路中出现短路和火灾等安全问题,保障设备和人员的安全。
隔离技术可以将信号传输路径中的地potential 彼此隔离,避免出现地potential 之间的潜在问题。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术
隔离技术是指通过隔离器件来隔绝电路中的不同电位,以达到保护人身安全和设备运
行稳定的目的。
在电子电气电路中,隔离技术是非常重要的,它可以避免电路之间的相互
影响、防止漏电和电气冲击等问题,并且可以改善系统的互联程度,提高系统的可靠性。
本文将从隔离技术的概念、分类、隔离器件的应用、安全性等方面介绍电子电气电路的隔
离技术。
一、概念
二、分类
根据隔离器件的类型,隔离技术可分为以下几类:
1、电气隔离技术:主要是利用绝缘材料隔离电路中的不同电位,如变压器、继电器、隔离型DC/DC变换器等。
三、隔离器件的应用
1、变压器:变压器通过交流磁场感应作用实现电气隔离,可将输入端的交流电信号
隔离到输出端。
2、继电器:继电器通过控制电磁铁将机械开关打开或关闭实现电气隔离。
3、光耦:光耦主要是通过将输入端的光信号转换为输出端的电信号实现光电隔离。
4、隔离型DC/DC变换器:隔离型DC/DC变换器是一种特殊的变压器,可以将输入端的直流电压通过变压器的隔离转换为输出端的直流电压。
电气隔离技术在电子电气领域广泛应用,尤其是在高压电路中,因为电气隔离技术可
以避免人身电击和漏电等问题。
但是,电气隔离技术也存在一些安全问题,如隔离体老化、不合格产品的使用等问题,这些问题会导致电气隔离技术失去保护人身和设备的作用。
因此,电气隔离技术的安全性是非常重要的,必须严格按照标准和规范要求实施。
总之,隔离技术在电子电气领域中是非常重要的,可以提高系统的可靠性和安全性。
选择适当的隔离器件,实际应用中应注意隔离体的安全性和可靠性,确保电气隔离技术的
有效实施。
变频驱动及电源设计中的隔离技术
应用简介在电力电子设备上选用的元器件中,隔离器件是十分重要的器件类型之一,尤其在高电压及大功率应用中不可或缺。
以变频驱动及电源设计为例,典型的隔离器件被用于功能性隔离和安全隔离等功能电路,分别用于实现高压功率电路和低压控制电路的隔离,以及控制电路及可能被人体触摸的接口电路的隔离。
使用隔离器件的原因之所以需要在变频驱动及电源设计中使用隔离电路,其原因主要在于以下几方面:X降低噪声干扰—现代的电力电子变换器主要依靠功率半导体的PWM控制实现对输出电压及电流的控制。
对于大功率应用来说,功率器件开关动作产生的di/dt和dv/dt信号变化,经由PCB布线的寄生参数或者其他电路的耦合通路,会在低压电路信号中产生较高的噪声,干扰电路正常工作。
通过引入隔离器件,可以有效的分离功率电路和低压控制电路,减小控制电路的噪声。
X器件耐压要求—通常变频驱动及电源设备的主功率电路连接到危险电压,比如典型的AC 220V/380V电路,经过整流后的直流电压也高达540V以上,且电网或负载本身电气上也具有很多不确定因素及异常工况,然而控制电路通常连接到安全地电压,因此功率电路与住功率电路间需要隔离。
X设备互联—这些设备通常还需要与其他控制器连接,形成网络化控制,然而,这些网络中的设备可能并不连接在同一个地电平上,如果没有隔离器件的存在,这些信号链路上的器件可能因为不同的地电平之间的压差而损坏。
另外,部分电路可能存在浪涌和雷击的影响下(比如较长的通讯信号线和码盘信号线等),这部分电路也应该与主要电路隔离开,从而保护主要功能器件。
X安规绝缘要求—电力电子设备的部分电路可能会和人体或导电外壳接触,这部分电路应当处于安全电压并与危险电压电路完全隔离开来以满足绝缘要求。
比较典型的是设备的显示、键盘或者通讯接口,这些地方需要使用满足安规绝缘要求的隔离器件。
隔离电路的应用典型的变频驱动及电源系统架构中,通常电路可以被划分为三个部分,功率电路,控制电路,接口电路。
隔离 可控硅 多路 光耦
隔离可控硅多路光耦
隔离、可控硅和多路光耦是电子领域中常见的技术和元件。
首先,让我们从隔离开始讨论。
隔离是一种电气安全措施,用于防止电气设备之间的电气接触,从而减少电气事故的发生。
在电子电路中,隔离通常通过光耦或者变压器来实现,以确保信号或电流在不同部分之间的隔离。
接下来是可控硅,可控硅是一种半导体器件,具有控制功率的能力。
它可以在电路中充当开关,可以控制大功率电路的开启和关闭。
可控硅通常用于调光、电动机控制、电源调节等领域,是电力电子领域中非常重要的器件。
最后是多路光耦,多路光耦是一种集成了多个光耦的器件,光耦是一种能够实现输入和输出电气隔离的器件。
多路光耦通常用于在一个设备中实现多个电路的隔离和控制,可以有效地减少电路的复杂性和占用空间。
综上所述,隔离、可控硅和多路光耦在电子领域中都扮演着重要的角色,它们分别用于电气安全、功率控制和电路隔离。
这些技
术和元件的应用范围广泛,对于电子设备的设计和应用都具有重要意义。
希望这些信息能够帮助你更好地理解这些概念。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术摘要:有效的电路隔离通常能够将有关的噪声干扰路径在最短的时间内得以切断,并在之后有效地抑制噪声的产生。
包括模拟电路隔离技术、数字电路隔离技术和其他隔离技术都是目前最常用的电路隔离技术。
另外,包括变压器隔离法、脉冲隔离法、继电器隔离法、线性隔离法和其他隔离法也一直都是非常常用的电子电气电路隔离技术。
本文主要针对不同的电子电器电路隔离技术进行了全面的分析。
关键词:电子电气;电路隔离;隔离技术电力电子设备中的控制电路属于微电子电路(或称信息电子电路),其电压低、电流小,而电力电子器件通常与高电压、大电流直接接触,为了避免高电压、大电流损坏控制电路,驱动电路除了要放大控制电路送到的控制信号外,还要对控制电路进行电气隔离。
电气隔离的方法主要有光隔离或磁隔离,光隔离主要采用光电耦合器,磁隔离一般采用变压器。
工程人员应关注使用科学的电子电气电路隔离技术,稳定电路运行状态。
1模拟电路隔离技术1.1交流供电系统隔离技术由于交流电网中存在着大量的谐波,雷击浪涌,高频干扰等噪声,所以对由交流电源供电的控制装置和电子电气设备,都应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超到抗干扰的作用,这是因为,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,必须在绕组间加屏蔽层,这样就能有效地抑制噪声,消除干扰,提高设备的电磁兼容性。
随着技术进步,国外已研制成功了专门抑制噪声的隔离变压器,(NOISECUTOUTTRANSFORMER,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。
这类变压器的结构,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,故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。
电子电气电路的隔离技术
电子电气电路的隔离技术电子电气技术中经常需要进行隔离。
一方面,隔离可以提高电气安全性;另一方面,隔离还能实现信号隔离、噪声隔离、地隔离等功效,从而提高实际电路的性能表现。
下文将分别讨论各种隔离技术及其应用。
1. 环形隔离器件环形隔离器件是基于磁耦合原理构造的隔离器件,通常由两部分组成:传输线圈和接收线圈。
传输线圈和接收线圈分别位于两个隔离区域,隔离区域中通过氧化物或氧化铝等高电介质分隔开。
当传输线圈中的激励信号变化时,隔离区域中的磁场随之变化,从而在接收线圈中感应出信号,实现电气隔离及信号传输。
环形隔离器件有很多应用场合,如开关电源、功率放大器、计数器、数字式电路中的信号隔离、相位控制等。
使用环形隔离器件仅需要提供较低的功率输入,使其适合于低功率系统中使用,并采用较为简单的隔离方法实现信号隔离。
光耦隔离器件是利用光电效应实现隔离的器件,主要由光栅阻挡器、发光二极管(LED)和光电晶体管(OPTO)等组成。
当LED中的流通过光栅分布时,光栅就会引发光照射到OPTO 中,从而产生电流。
光栅阻挡器的存储电荷量可以实现反向支冲,使所产生的电流有良好的线性响应特性。
比如,当输入信号经过逻辑处理后转化为适宜的LED电流,它的输出电流将经过OPTO而被完全放大。
使用光耦隔离器件相对于使用环形隔离器件,它能提供更高的隔离电压、更高的阻损比和更高的动态响应速度。
在工业机器人、汽车控制和医疗设备等应用场合中,光耦隔离器件因其结构简单、性能稳定等优点而得到广泛应用。
变压器隔离器件与环形隔离器件类似,只是在传输信号前需要通过变压器对信号进行隔离。
变压器隔离器件所使用的传输线圈和接收线圈相对于环形隔离器件中的线圈更加密集,并通过变压器的磁耦合实现信号的传输和电气隔离。
使用变压器隔离器件主要用于高功率应用场合。
比如,变压器隔离器件可以用来隔离AC电源,同时实现异地电源传输和电气隔离。
使用变压器隔离器件能有效提高电气安全性,并在高功率系统中实现信号传输。
浅析电子电路中的隔离技术
浅析电子电路中的隔离技术作者:袁绩海来源:《数字化用户》2013年第22期【摘要】电子电路中的隔离技术是指利用隔离元器件避免系统中存在的危险电压或电流,从而达到避免破坏及损失的结果。
文章通过对该项技术原理的研究,进一步探索电路隔离实现的方法和对策,希望在日后的生活实践中能针对具体的电子电路问题提出合理的解决办法。
【关键词】电子电路隔离技术方法策略一、电子电路隔离技术概述(一)电路隔离技术的概念为了实现可持续发展,应尽可能提高电力在终端能源中的比例。
电力电子作为节能智能化的方向发展。
控制电路,可在微电子电路中,电压,电流,电力电子器件通常是用一种高电压,高电流的直接接触,以避免高电压,大电流损坏的电力电子器件的除了放大控制电路的控制信号的控制电路,驱动电路,而且还对所述控制电路电隔离。
隔离技术在实际应用中一般存在于两种情况:第一,电子电路在运行过程中对其他设备和人类存在着某些潜存电流浪涌;第二,在不同地位和分裂的接地回路中避免互连,在不影响数据传送的同时避免电流通过。
(二)隔离技术的作用隔离技术主要是指系统隔离和信号隔离。
所谓系统隔离,指的就是通过利用光为电路间的联系信号,从而在电气特性上把两个电子电路系统隔离开来。
采用隔离技术的两个系统两侧往往存在相差甚多的不同电压,光电隔离让系统间连接通过光信号实现,而不需要直接的公共连接,保证系统间的电气隔离。
信号隔离是指通过光电转换电路中光电转换的特点,使得不同信号不会相互产生影响。
(三)隔离技术的种类电路隔离的种类主要分为模拟电路的隔离、数字电路的隔离、模拟电路与数字电路间的隔离等。
其中,模拟电路的隔离较复杂,它与传输通道密切相关,其选择的隔离元器件随传输通道的精度发生变化;在数字电路的隔离中,输入隔离与输出隔离采用不同方法进行实施;在模拟电路与数字电路之间的隔离中,适宜采用模拟与数字转换装置,同时当电路要求较高时,需在装置两端均配数字与模拟装置的隔离元器件。
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大功率电子电气设备的电路隔离技术1 引言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。
在采用了电路隔离的措施以后,绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声的效果,使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。
数字电路的隔离主要有:脉冲变压器隔离、继电器隔离、光电耦合器隔离、光纤隔离等。
其中数字量输入隔离方式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离;而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器隔离、继电器隔离、高频变压器隔离(个别情况下采用)。
模拟电路的隔离比较复杂,主要取决于对传输通道的精度要求,对精度要求越高,其通道的成本也就越高;然而,当性能的要求上升为主要矛盾时,应当以性能为主选择隔离元器件,把成本放在第二位;反之,应当从价格的角度出发选择隔离元器件。
模拟电路的隔离主要采用变压器隔离、互感器隔离、直流电压隔离器隔离、线性隔离放大器隔离。
模拟电路与数字电路之间的隔离主要采用模/数转换装置;对于要求较高的电路,除采用模/数转换装置外,还应在模/数转换装置的两端分别加入模拟隔离元器件和数字隔离元器件。
2 模拟电路的隔离一套控制装置或者一台电子电气设备,通常包含供电系统,模拟信号测量系统,模拟信号控制系统。
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,直流供电系统主要采用直流电压隔离器隔离。
模拟信号测量系统相对来说比较复杂,既要考虑其精度,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。
模拟信号控制系统与模拟信号测量系统的隔离类似,一般采用变压器、直流电压隔离器。
2.1 供电系统的隔离2.1.1 交流供电系统的隔离由于交流电网中存在着大量的谐波,雷击浪涌,高频干扰等噪声,所以对由交流电源供电的控制装置和电子电气设备,都应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,这是因为,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,必须在绕组间加屏蔽层,这样就能有效地抑制噪声,消除干扰,提高设备的电磁兼容性。
图1(a)、(b)所示为不加屏蔽层和加屏蔽层的隔离变压器分布电容的情况。
图1 变压器隔离在图1(a)中,隔离变压器不加屏蔽层,C12是一次绕组和二次绕组之间的分布电容,在共模电压u1C的作用下,二次绕组所耦合的共模噪声电压为u2C,C2E是二次侧的对地电容,则从图可知二次侧的共模噪声电压u2C为:u2C=u1CC12/(C12+C2E)在图1(b)中,隔离变压器加屏蔽层,其中C10、C20分别代表一次绕组和二次绕组对屏蔽层的分布电容,ZE是屏蔽层的对地阻抗,C2E是二次绕侧的对地电容,则从图可知二次侧的共模噪声电压u2C为:u2C=〔u1CZE/(ZE+1/jωC10)〕〔C2E/(C20+C2E)〕由于C2是屏蔽层的对地阻抗,在低频范围内,ZE《(1/jωC10),所以u2C→0。
由此可见,采取屏蔽措施后,通过隔离变压器的共模噪声电压被大大地削弱了。
随着技术的进步,国外已研制成功了专门抑制噪声的隔离变压器(NoiseCutoutTransformer,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。
这类变压器的结构,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,故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。
2.1.2 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,;第二种是使用直流电压隔离器(即DC/DC变换器),。
(a)交流侧隔离(b)直流隔离图2 直流电源系统的隔离1 引言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。
在采用了电路隔离的措施以后,绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声的效果,使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。
数字电路的隔离主要有:脉冲变压器隔离、继电器隔离、光电耦合器隔离、光纤隔离等。
其中数字量输入隔离方式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离;而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器隔离、继电器隔离、高频变压器隔离(个别情况下采用)。
模拟电路的隔离比较复杂,主要取决于对传输通道的精度要求,对精度要求越高,其通道的成本也就越高;然而,当性能的要求上升为主要矛盾时,应当以性能为主选择隔离元器件,把成本放在第二位;反之,应当从价格的角度出发选择隔离元器件。
模拟电路的隔离主要采用变压器隔离、互感器隔离、直流电压隔离器隔离、线性隔离放大器隔离。
模拟电路与数字电路之间的隔离主要采用模/数转换装置;对于要求较高的电路,除采用模/数转换装置外,还应在模/数转换装置的两端分别加入模拟隔离元器件和数字隔离元器件。
2 模拟电路的隔离一套控制装置或者一台电子电气设备,通常包含供电系统,模拟信号测量系统,模拟信号控制系统。
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,直流供电系统主要采用直流电压隔离器隔离。
模拟信号测量系统相对来说比较复杂,既要考虑其精度,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。
模拟信号控制系统与模拟信号测量系统的隔离类似,一般采用变压器、直流电压隔离器。
2.1 供电系统的隔离2.1.1 交流供电系统的隔离由于交流电网中存在着大量的谐波,雷击浪涌,高频干扰等噪声,所以对由交流电源供电的控制装置和电子电气设备,都应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,这是因为,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,必须在绕组间加屏蔽层,这样就能有效地抑制噪声,消除干扰,提高设备的电磁兼容性。
图1(a)、(b)所示为不加屏蔽层和加屏蔽层的隔离变压器分布电容的情况。
图1 变压器隔离在图1(a)中,隔离变压器不加屏蔽层,C12是一次绕组和二次绕组之间的分布电容,在共模电压u1C的作用下,二次绕组所耦合的共模噪声电压为u2C,C2E是二次侧的对地电容,则从图可知二次侧的共模噪声电压u2C为:u2C=u1CC12/(C12+C2E)在图1(b)中,隔离变压器加屏蔽层,其中C10、C20分别代表一次绕组和二次绕组对屏蔽层的分布电容,ZE是屏蔽层的对地阻抗,C2E是二次绕侧的对地电容,则从图可知二次侧的共模噪声电压u2C为:u2C=〔u1CZE/(ZE+1/jωC10)〕〔C2E/(C20+C2E)〕由于C2是屏蔽层的对地阻抗,在低频范围内,ZE《(1/jωC10),所以u2C→0。
由此可见,采取屏蔽措施后,通过隔离变压器的共模噪声电压被大大地削弱了。
随着技术的进步,国外已研制成功了专门抑制噪声的隔离变压器(NoiseCutoutTransformer,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。
这类变压器的结构,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,故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。
2.1.2 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,;第二种是使用直流电压隔离器(即DC/DC变换器),。
(a)交流侧隔离(b)直流隔离图2 直流电源系统的隔离2.2 模拟信号测量系统的隔离对于具有直流分量和共模噪声干扰比较严重的场合,在模拟信号的测量中必须采取措施,使输入与输出完全隔离,彼此绝缘,消除噪声的耦合。
隔离对系统有如下好处:——防止模拟系统干扰,尤其是电力系统的接地干扰进入逻辑系统,导致逻辑系统的工作紊乱;——在精密测量系统中,防止数字系统的脉冲波动干扰进入模拟系统,尤其是前置放大部分,因为前置放大部分的信号非常微弱,较小的骚扰波动信号就会把有用信号淹没。
2.2.1 高电压、大电流信号的隔离高电压、大电流信号采用互感器隔离,其抑制噪声的原理与隔离变压器类似,这里不再赘述。
互感器隔离的应用。
2.2.2 微电压、微电流信号的隔离微电压、微电流模拟信号的隔离系统相对来说比较复杂,既要考虑其精度,频带宽度的因素,又要考虑其价格因素。
一般情况下,对于较小量的共模噪声,采用差动放大器或仪表放大器就能够取得良好的效果,但对于具有较大量的共模噪声,且测量精度要求比较高的场合,应该选择高精度线性隔离放大器,如BB公司的ISO106,其主要参数如下:——交流耐压3 5kV/1min,60Hz;——直流耐压4 95kV;——冲击耐压8kVPK/10s;——非线性误差0.007%;——隔离噪声抑制比交流130dB,直流160dB。