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。

为了有效地抑制这一现象，必须在变压器
绕组之间增加屏蔽层，以达到抑制噪声和干扰的目的，并提高电路设备的兼容性。

随着电子技术的发展，隔离变压器的使用可以专门抑制噪声，具有屏蔽层的多层
屏蔽变压器，用于绕组和变压器的整体。

对变压器铁心和线圈的位置进行了特殊
的处理，以切断高频噪声的传输方式，通过电容电感降低电子电路中的差模噪声。

它应该传输到变压器的二次侧，起到良好的隔离作用。

这是一种理想的交流电源
隔离技术。

2.1.2直流供电系统的隔离
直流供电系统的隔离一般采用的技术先对稳定，在系统的控制装置与电子电
路的设备需要隔离时，可以采用在交流侧采用隔离变压器就能够有效地进行隔离，还可以在电气设备中采用DC/DC变换器自流压隔离器就能够达到隔离的效果，起
到对电流中的噪声与干扰进行隔离的作用。

2.2模拟电路信号测量系统的隔离技术分析
在模拟测量信号系统中往往具有一定的自流分量与共模噪声，这会模拟测量
系统的信号产生干扰，通过对信号干扰的处理，可以有效地对电路中的逻辑系统
进行有效的隔离，导致电路的逻辑出现紊乱，特别是在精密测量系统中，要防止
数字系统的脉冲干扰传输到模拟电路，特别是前置放大器，并合理隔离。

1）高
压大电流信号技术。

在模拟电路信号测量系统中，干扰和噪声信号主要采用互感
隔离技术。

抑制电路噪声和干扰的原理与隔离变压器相似。

2）微电压、微电流
信号的隔离技术分析。

微电压微电流模拟信号的产生过程非常复杂。

在采用隔离
技术时，不仅要考虑电路的精度，还要考虑带宽和频率成本。

一般来说，对于少
量的共模噪声，可以采用差分放大器和仪表放大器来有效地解决这一问题。

对于
共模噪声，有必要进行处理。

由于它的高精度，需要一个高精度的线性隔离放大
器来隔离放大器。

隔离放大器需要承受8 kVPK/lOs的参数冲击电压，非线性误差
在0.007%左右。

2.3模拟信号控制系统的隔离技术
信号控制系统的隔离措施类似于模拟测量系统的噪声和干扰隔离技术。

交流
信号主要采用变压器隔离技术，直流信号主要采用自流变或非线性隔离技术隔离
噪声和干扰。

3数字电路的隔离技术
电子电气设备的数字技术主要包括信号输入输出系统、信号处理系统等，在
不同的数据电路系统中，需要采用不同的隔离技术来处理噪声、干扰等问题，才
能有效地提高电路的通信质量。

3.1光电耦合器隔离技术
在数字电路的输入系统对噪声与干扰的抑制主要采用的光电耦合器隔离方法，并可以运用光电耦合器隔离的方法将数字电路的内部输出信号与外部电路隔离开，防止内外部电路之间的相互干扰。

目前，大多数光电耦合器件的隔离电压控制在2.5千伏以上，但根据具体工
作条件，有些隔离元件控制电压在8千伏以上，所以有高压大电流光耦，有高速
高频光电耦合器件，可以快速处理集成电路中的集成电路。

噪声和电磁波的差异，如常用的。

隔离装置4N25工作时，隔离电源为5.3kV，工作频率在10MHz以上。

因此，光电耦合隔离技术的成本效益较好。

3.2脉冲变压器隔离技术
采用脉冲变压器隔离技术是运用分布较小的电容对来对电路中的噪声进行隔离，而且脉冲电容容量也比较小，一般仅为几个皮法拉，而且这种脉冲变压器的
匝数较少，将铁氧磁芯导体两侧进行一次绕组与二次绕组，结合隔离电容而形成
了脉冲信号隔离元件。

采用这种技术可以将脉冲变压器技术的传递输入与输出脉
冲信号进行处理，而不需要直接传递自流分量，提高了电路中的稳定性。

脉冲变
压器隔离技术控制的信号传输频率一般在1KHz至1mkz之间，可以隔离噪声和干
扰信号。

目前，新型高频脉冲变压器得到了广泛的应用。

传输频率可达10MHz以上，具有良好的隔离效果。

结束语
在电子电气设备中，为了有效地对电路中的干扰与噪声进行隔离，提高电路工作的稳定性，通常采用电路隔离的方法来切点电路中噪声与干扰产生的路径，使得电气电路能够达到抑制噪声的目的，使得电路在工作的过程中能够满足电磁兼容性的要求，在对电子电气电路进行隔离时有很多方法，例如模拟/数字电路隔离方法、直流电压隔离法、光纤隔离法等，在具体的隔离过程中，可以依据电气电路的工作情况，采取合适的方法进行隔离，达到降低噪声与干扰的目的。

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