Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Зачем нужна гальваническая развязка: Развязка гальваническая — что это такое?

Содержание

Гальваническая развязка. Кто, если не оптрон? / Хабр


Есть в электронике такое понятие как гальваническая развязка. Её классическое определение — передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта. Если вы новичок, то эта формулировка покажется очень общей и даже загадочной. Если же вы имеете инженерный опыт или просто хорошо помните физику, то скорее всего уже подумали про трансформаторы и оптроны.

Статья под катом посвящена различным способам гальванической развязки цифровых сигналов. Расскажем зачем оно вообще нужно и как производители реализуют изоляционный барьер «внутри» современных микросхем.

Речь, как уже сказано, пойдет о изоляции цифровых сигналов. Далее по тексту под гальванической развязкой будем понимать передачу информационного сигнала между двумя независимыми электрическими цепями.

Зачем оно нужно

Существует три основные задачи, которые решаются развязкой цифрового сигнала.

Первой приходит в голову защита от высоких напряжений. Действительно, обеспечение гальванической развязки — это требование, которое предъявляет техника безопасности к большинству электроприборов.

Пусть микроконтроллер, который имеет, естественно, небольшое напряжение питания, задает управляющие сигналы для силового транзистора или другого устройства высокого напряжения. Это более чем распространенная задача. Если между драйвером, который увеличивает управляющий сигнал по мощности и напряжению, и управляющим устройством не окажется изоляции, то микроконтроллер рискует попросту сгореть. К тому же, с цепями управления как правило связаны устройства ввода-вывода, а значит и человек, нажимающий кнопку «включить», легко может замкнуть цепь и получить удар в несколько сотен вольт.

Итак, гальваническая развязка сигнала служит для защиты человека и техники.

Не менее популярным является использование микросхем с изоляционным барьером для сопряжения электрических цепей с разными напряжениями питания. Тут всё просто: «электрической связи» между цепями нет, поэтому сигнал логические уровни информационного сигнала на входе и выходе микросхемы будут соответствовать питанию на «входной» и «выходной» цепях соответственно.

Гальваническая развязка также используется для повышения помехоустойчивости систем. Одним из основных источников помех в радиоэлектронной аппаратуре является так называемый общий провод, часто это корпус устройства. При передаче информации без гальванической развязки общий провод обеспечивает необходимый для передачи информационного сигнала общий потенциал передатчика и приемника. Поскольку обычно общий провод служит одним из полюсов питания, подключение к нему разных электронных устройств, в особенности силовых, приводит к возникновению кратковременных импульсных помех. Они исключаются при замене «электрического соединения» на соединение через изоляционный барьер.

Как оно работает

Традиционно гальваническая развязка строится на двух элементах — трансформаторах и оптронах. Если опустить детали, то первые применяются для аналоговых сигналов, а вторые — для цифровых. Мы рассматриваем только второй случай, поэтому имеет смысл напомнить читателю о том кто такой оптрон.

Для передачи сигнала без электрического контакта используется пара из излучателя света (чаще всего светодиод) и фотодетектора. Электрический сигнал на входе преобразуется в «световые импульсы», проходит через светопропускающий слой, принимается фотодетектором и обратно преобразуется в электрический сигнал.

Оптронная развязка заслужила огромную популярность и несколько десятилетий являлась единственной технологией развязки цифровых сигналов. Однако, с развитием полупроводниковой промышленности, с интеграцией всего и вся, появились микросхемы, реализующие изоляционный барьер за счет других, более современных технологий.

Цифровые изоляторы — это микросхемы, обеспечивающие один или несколько изолированных каналов, каждый из которых «обгоняет» оптрон по скорости и точности передачи сигнала, по уровню устойчивости к помехам и, чаще всего, по стоимости в пересчете на канал.

Изоляционный барьер цифровых изоляторов изготавливается по различным технологиям. Небезызвестная компания Analog Devices в цифровых изоляторах ADUM в качестве барьера использует импульсный трансформатор.

Внутри корпуса микросхемы расположено два кристалла и, выполненный отдельно на полиимидной пленке, импульсный трансформатор. Кристалл-передатчик по фронту информационного сигнала формирует два коротких импульса, а по спаду информационного сигнала — один импульс. Импульсный трансформатор позволяет с небольшой задержкой получить на кристалле-передатчике импульсы по которым выполняется обратное преобразование.

Описанная технология успешно применяется при реализации гальванической развязки, во многом превосходит оптроны, однако имеет ряд недостатков, связанных с чувствительностью трансформатора к помехам и риску искажений при работе с короткими входными импульсами.

Гораздо более высокий уровень устойчивости к помехам обеспечивается в микросхемах, где изоляционный барьер реализуется на емкостях. Использование конденсаторов позволяет исключить связь по постоянному току между приемником и передатчиком, что в сигнальных цепях эквивалентно гальванической развязке.


Если последнее предложение вас взбудоражило. .Если вы почувствовали жгучее желание закричать что гальванической развязки на конденсаторах быть не может, то рекомендую посетить треды вроде этого. Когда ваша ярость утихнет, обратите внимание что все эти споры датируются 2006 годом. Туда, как и в 2007, мы, как известно, не вернемся. А изоляторы с емкостным барьером давно производятся, используются и отлично работают.

Преимущества емкостной развязки заключаются в высокой энергетической эффективности, малых габаритах и устойчивости к внешним магнитным полям. Это позволяет создавать недорогие интегральные изоляторы с высокими показателями надежности. Они выпускаются двумя компаниями — Texas Instruments

и Silicon Labs. Эти фирмы используют различные технологии создания канала, однако в обоих случаях в качестве диэлектрика используется диоксид кремния. Этот материал имеет высокую электрическую прочность и уже несколько десятилетий используется при производстве микросхем. Как следствие, SiO2 легко интегрируется в кристалл, причем для обеспечения напряжения изоляции величиной в несколько киловольт достаточно слоя диэлектрика толщиной в несколько микрометров.

На одном (у Texas Instruments) или на обоих (у Silicon Labs) кристаллах, которые находятся в корпусе цифрового изолятора, расположены площадки-конденсаторы. Кристаллы соединяются через эти площадки, таким образом информационный сигнал проходит от приемника к передатчику через изоляционный барьер.

Хотя Texas Instruments и Silicon Labs используют очень похожие технологии интеграции емкостного барьера на кристалл, они используют совершенно разные принципы передачи информационного сигнала.

Каждый изолированный канал у Texas Instruments представляет собой относительно сложную схему.

Рассмотрим её «нижнюю половину». Информационный сигнал подается на RC-цепочки, с которых снимаются короткие импульсы по фронту и спаду входного сигнала, по этим импульсам сигнал восстанавливается. Такой способ прохождения емкостного барьера не подходит для медленноменяющихся (низкочастотных) сигналов. Производитель решает эту проблему дублированием каналов — «нижняя половина» схемы является высокочастотным каналом и предназначается для сигналов от 100 Кбит/сек.

Сигналы с частотой ниже 100 Кбит/сек обрабатываются на «верхней половине» схемы. Входной сигнал подвергается предварительной ШИМ-модуляции с большой тактовой частотой, модулированный сигнал подается на изоляционный барьер, по импульсам с RC-цепочек сигнал восстанавливается и в дальнейшем демодулируется.

Схема принятия решения на выходе изолированного канала «решает» с какой «половины» следует подавать сигнал на выход микросхемы.

Как видно на схеме канала изолятора Texas Instruments, и в низкочастотном, и в высокочастотном каналах используется дифференциальная передача сигнала. Напомню читателю её суть.

Дифференциальная передача — это простой и действенный способ защиты от синфазных помех. Входной сигнал на стороне передатчика «разделяется» на два инверсных друг-другу сигнала V+ и V-, на которые синфазные помехи разной природы влияют одинаково. Приемник осуществляет вычитание сигналов и в результате помеха Vсп исключается.

Дифференциальная передача также используется в цифровых изоляторах от Silicon Labs. Эти микросхемы имеют более простую и надежную структуру. Для прохождения через емкостный барьер входной сигнал подвергается высокочастотной OOK (On-Off Keying) модуляции. Другими словами, «единица» информационного сигнала кодируется наличием высокочастотного сигнала, а «ноль» — отсутствием высокочастотного сигнала. Модулированный сигнал проходит без искажений через пару емкостей и восстанавливается на стороне передатчика.

Цифровые изоляторы Silicon Labs превосходят микросхемы ADUM-ы по большинству ключевых характеристик. Микросхемы от TI обеспечивают примерно такое же качество работы как Silicon Labs, но в отдельных случаях уступают в точности передачи сигнала.

Где оно работает

Хочется добавить пару слов о том в каких микросхемах используется изоляционный барьер.
Первыми стоит назвать цифровые изоляторы. Они представляют собой несколько изолированных цифровых каналов, объединенных в одном корпусе. Выпускаются микросхемы с различной конфигурацией входных и выходных однонаправленных каналов, изоляторы с двунаправленными каналами (используются для развязки шинных интерфейсов), изоляторы со встроенным DC/DC-контроллером для изоляции питания. Ещё больше картинокМикросхема серии Si86xx — цифровой изолятор с четырьмя прямыми и двумя обратными каналами

Микросхема серии Si860x — цифровой изолятор с двумя двунаправленными и двумя однонаправленными каналами

Микросхема серии Si88xx — цифровой изолятор с двумя каналами и встроенным DC/DC-контроллером



Кроме цифровых изоляторов выпускаются изолированные драйверы силовых транзисторов, в том числе на посадочное место оптодрайверов, усилители токового шунта, гальваноразвязанные АЦП и др.
Ещё больше картинокМикросхема серии Si823x — изолированный драйвер верхнего и нижнего ключа

Микросхема серии Si8261 — изолированный драйвер с эмулятором светодиода на входе

Микросхема серии Si8920 — изолированный усилитель токового шунта

Микросхема серии Si890x — изолированный АЦП

Гальваническая развязка. Виды и работа. Особенности

Принцип изоляции электрической цепи от других цепей в одном устройстве называется гальваническая развязка или изоляция.

С помощью такой изоляции осуществляется передача сигнала или энергии от одной электрической цепи к другой, без прямого контакта между цепями.

Гальваническая развязка дает возможность обеспечения независимости цепи сигналов, так как образуется независимый токовый контур сигнальной цепи от других контуров, в цепях обратной связи и при измерениях. Для электромагнитной совместимости гальваническая развязка является оптимальным решением, так как увеличивается точность измерений, повышается защита от помех.

Принцип действия

Чтобы понять принцип работы гальванической развязки, рассмотрим, как это реализуется в конструкции трансформатора.

Первичная обмотка электрически изолирована от вторичной обмотки. Между ними нет контакта, и не возникает никакого тока, если, конечно, не считать аварийный режим с пробоем изоляции или виткового замыкания. Однако разность потенциалов в катушках может быть значительной.

В результате, если даже вторичная обмотка будет связана электрически с корпусом устройства, а значит и с землей, то все равно на корпусе не возникнет паразитных токов, которые были бы опасны для работников и оборудования.

Виды

Такая изоляция электрических цепей обеспечивается различными методами с применением всевозможных электронных элементов и деталей. Например, трансформаторы, конденсаторы и оптроны способны осуществлять передачу электрических сигналов без непосредственного контакта. Участки цепи взаимодействуют через световой поток, магнитное или электростатическое поле. Рассмотрим основные виды гальванической изоляции.

Индуктивная развязка

Для построения трансформаторной (индуктивной) развязки необходимо применить магнитоиндукционный элемент, который называется трансформатором. Он может быть как с сердечником, так и без него.

При развязке трансформаторного вида применяют трансформаторы с коэффициентом трансформации, равным единице. Первичная катушка трансформатора соединяется с источником сигнала, вторичная – с приемником. Для развязки цепей по такой схеме можно применять магнитомодуляционные устройства на основе трансформаторов.

При этом напряжение на выходе, которое имеется на вторичной обмотке трансформатора, будет напрямую зависеть от напряжения на входе устройства. При таком методе индуктивной развязки существует ряд серьезных недостатков:
  • Значительные габаритные размеры, не позволяющие изготовить компактное устройство.
  • Частотная модуляция гальванической развязки ограничивает частоту пропускания.
  • На качество выходного сигнала влияют помехи несущего входного сигнала.
  • Действие трансформаторной развязки возможно только при переменном напряжении.
Оптоэлектронная развязка

Развитие электронных и информационных технологий полупроводниковых элементов в настоящее время повышает возможности проектирования развязки с помощью оптоэлектронных узлов. Основу таких узлов развязки составляют оптроны (оптопары), которые выполнены на основе тиристоров, диодов, транзисторов и других компонентов, чувствительных к свету.

В оптической части схемы, которая связывает приемник и источник данных, носителем сигнала выступают фотоны. Нейтральность фотонов дает возможность выполнить электрическую развязку выходной и входной цепи, а также согласовать цепи с различными сопротивлениями на выходе и входе.

В оптоэлектронной развязке приемник не оказывает влияние на источник сигнала, поэтому есть возможность модулирования сигналов широкого диапазона частот. Важным преимуществом оптических пар является их компактность, которая позволяет их применение в микроэлектронике.

Оптическая пара состоит из излучателя света, среды, проводящей световой поток, и приемника света, который преобразует его в сигнал электрического тока. Сопротивление выхода и входа в оптроне очень велико, и может достигать нескольких миллионов Ом.

Принцип действия оптрона довольно простой. От светодиода выходит световой поток и направляется на фототранзистор, который воспринимает его и осуществляет дальнейшую работу в соответствии с этим световым сигналом.

Более подробно работа оптопары выглядит следующим образом. Входной сигнал поступает на светодиод, который излучает свет по световоду. Далее световой поток воспринимается фототранзистором, на выходе которого создается перепад или импульс электрического тока выхода. В результате выполняется гальваническая развязка цепей, которые связаны с одной стороны со светодиодом, а с другой – с фототранзистором.

Диодная оптопара

В этой паре источником светового потока является светодиод. Такая пара может применяться вместо ключа и работать с сигналами частотой в несколько десятков МГц.

При необходимости передачи сигнала источник подает на светодиод питание, в результате чего излучается свет, попадающий на фотодиод. Под действием света фотодиод открывается и пропускает через себя ток.

Приемник воспринимает появление тока как рабочий сигнал. Недостатком диодных оптопар является невозможность управления повышенными токами без вспомогательных элементов. Также к недостаткам можно отнести их малый КПД.

Транзисторная оптопара

Такие оптические пары имеют повышенную чувствительность, в отличие от диодных, а значит, являются более экономичными. Но их скорость реакции и наибольшая частота соединения оказывается меньше. Транзисторные оптические пары обладают незначительным сопротивлением в открытом виде, и большим в закрытом состоянии.

 

Управляющие токи для транзисторной пары выше выходного тока диодной пары. Транзисторные оптроны можно применять разными способами:
  • Без вывода базы.
  • С выводом базы.

Без вывода базы коллекторный ток будет напрямую зависеть от тока светодиода, но транзистор будет иметь длительное время отклика, так как цепь базы всегда открыта.

В случае с выводом базы есть возможность увеличить скорость реакции подключением вспомогательного сопротивления между эмиттером и базой транзистора. Тогда возникает эффект, при котором транзистор не переходит в состояние проводимости до тех пор, пока диодный ток не достигнет значения, необходимого для падения напряжения на резисторе.

Такая гальваническая развязка обладает некоторыми преимуществами:

  • Широкий интервал напряжений развязки (до 0,5 кВ). Это играет большую роль в проектировании систем ввода информации.
  • Гальваническая развязка может функционировать с высокой частотой, достигающей нескольких десятков МГц.
  • Компоненты схемы такой развязки имеют незначительные габаритные размеры.

При отсутствии гальванической изоляции наибольший ток, который проходит между цепями, может ограничиться только малыми электрическими сопротивлениями. В результате это приводит к возникновению выравнивающих токов, которые причиняют вред элементам электрической цепи и работника, которые случайно прикасаются к незащищенному электрооборудованию.

Похожие темы:

Гальваническая развязка в картинках / Силовая электроника / Сообщество разработчиков электроники

Судя по нескольким недавним постам, неплохо бы осветить, что такое гальваническая развязка и зачем она нужна. Итак:
Гальваническая развязка — передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ними.

А теперь, давайте на примерах 🙂

Пример 1. Сеть
Чаще всего о гальванической развязке говорят применительно к сетевому питанию, и вот почему. Представьте себе, что вы ухватились рукой за провод из розетки. Ваше «подключение» с точки зрения электричества выглядит вот так:

И, да, тока утечки тапочек вполне хватит, чтобы вы почувствовали «удар» при прикосновении к «фазовому» проводу сети. Если тапочки сухие, то такой «удар», обычно, безвреден. Но, если вы стоите босяком на влажном полу, последствия могут быть весьма плачевными.

Совсем другое дело, если в схеме присутствует трансформатор:

Если прикоснуться к одному из выводов трансформатора, через вас ток не потечет — ему просто некуда течь, второй вывод трансформатора висит в воздухе. Если, конечно, схватиться за оба вывода трансформатора, и он выдает достаточное напряжение, то долбанет и так.

Итак, в данном случае, трансформатор обеспечивает гальваническую развязку. Кроме трансформатора есть еще куча разных способов передать сигнал, не создавая электрического контакта:

  • Оптический: оптопары, оптоволокно, солнечные батареи
  • Радио: приемники, передатчики
  • Звуковой: динамик, микрофон
  • Емкостный: через конденсатор очень маленькой емкости
  • Механический: мотор-генератор
  • Можно еще понавыдумывать

Пример 2.
ОсциллографЕсть прямо мега-классический способ взорвать пол-схемы. На форуме даже есть соответствующий топик. Дело в том, что многие забывают, что осциллограф (и многое другое оборудование) соединен с землей. Вот как выглядит полная картина при подключении осциллографа в схему, питающуюся прямо от сети:

Запомните — как только вы что-то подключаете в схему, оно становится частью схемы! Это справедливо и для различного измерительного оборудования.

Правильный способ измерить в что-то в такой схеме — подключить ее через развязывающий трансформатор 220->220:

Перевертыши
Готовые трансформаторы 220->220 найти довольно сложно. Поэтому, можно использовать так называемые перевертыши. Перевертыш — это два трансформатора, к примеру 220->24, выключенные последовательно вот так:

Как это выглядит на практике, вы наверняка видели в прошлой статье:

Перевертыши — это даже лучше, чем один трансформатор 220->220.

  • Они обеспечивают вдвое меньшую емкость между входом и выходом
  • Среднюю часть можно заземлить, и, таким образом очень неплохо отфильтровать помехи из сети
  • Можно включить 3 трансформатора, и тогда можно получить 440 или 110 вольт

Естественно, чем больше напряжение на выходе трансформаторов, тем меньше тока течет и тем лучше.
Песенка
Давным давно я на тему гальванической развязки даже песенку записал. Песенка под спойлером.

Песня, ее текст и объяснения

Эту мини-песенку я записал когда я занимался разной аудио-электроникой. Один товарисч сделал ламповую гитарную примочку и, подумав, что трансформатор который превращает 220 в 220 совершенно бесполезен, выбросил его из схемы, за что и поплатился. Я подумал, что это — вполне себе тема для метальной мини-песенки.

Привет, Олдфаг! Твой браузер не поддерживает html5! Обновись!

Ты не поставил трансформатор анодный
Запитал непосредственно из сети
Под ногой была батарея
А рукой гитару схватил ты

Ток пронзает бренное тело
Извивается бренная плоть
Ты не можешь разжать свою руку
Ты один и никто не может помочь

Разрывая и выжигая
Электроны сжимают сердце твое
Будет биться или утихнет?
Безопасность, запомни, превыше всего.


Кстати, кроме развязки в этой мелкой песенке еще два неплохих совета:
  • Да, все работы с сетевым напряжением нужно выполнять как минимум вдвоем.
  • Когда бьет током, рука сжимается, поэтому, сначала к приборам лучше прикасаться тыльной стороной правой руки.

Заключение
Естественно, на этом тема развязки не заканчивается. К примеру, через развязку очень сложно передавать быстрые сигнал. Но про это — немного попозже.

Гальваническая развязка, принципы и задачи

09-03-2013

Устройства гальванической развязки позволяют физически разделить две электрические цепи, что даёт возможность существенно улучшить качество электрического питания приборов и оборудования. В том числе такие приборы позволяют осуществлять безопасное подключение современных устройств в устаревших сетях без заземления.

Принцип работы гальванической развязки

Гальванические развязки используются для защиты электропитания приборов и оборудования, улучшения качества электрического питания, передачи сигналов между электрическими сетями.

Народная энциклопедия «Википедия» определяет устройство гальванической развязки как «устройство для передачи сигналов между различными электрическими цепями, устройство для защиты работы оборудования, устройство защиты от поражения током».

При развязке электрических цепей используют следующее оборудование:

  • трансформаторные гальванические развязки с использованием индуктивных трансформаторов;
  • ёмкостные гальванические развязки с использованием конденсаторов малой ёмкости; 
  • оптические развязки цепей с использованием пары оптического датчика и оптического приемника сигнала;
  • электромеханические развязки цепей с использованием электромеханических реле.

Ниже представлены изображения различных устройств гальванической развязки:

Устройство гальванической развязки TEPLOCOM GF для питания котлов отопления

Компания БАСТИОН разработала и производит на протяжении нескольких лет специальное устройство, позволяющее выполнять гальваническую развязку или сопряжение цепи питания приборов системы отопления и цепи сетевого электропитания дома. Это устройство позволяет выполнять правильное и безопасное подключение оборудования в домах, где «заземление» не предусмотрено, или качество заземления не удовлетворяет показателям технических нормативов.

 

 

Устройство гальванического сопряжения TEPLOCOM GF предназначено для улучшения показателей качества электропитания в электрических сетях без заземления и в электрических сетях с некачественным заземлением.

Устройство гальванического сопряжения TEPLOCOM GF предназначено для организации качественного и безопасного электропитания котлов отопления и других приборов систем отопления дома.

Устройство гальванического сопряжения TEPLOCOM GF может быть использовано и для улучшения питания других электрических приборов и оборудования мощностью не более 200 ВА.

TEPLOCOM GF может эксплуатироваться в закрытых помещениях и специально разработан для круглосуточного режима работы.

Устройство сопряжения TEPLOCOM GF рекомендовано мировыми лидерами газового оборудования

Устройство гальванического сопряжения TEPLOCOM GF производится в соответствии с требованиями российских нормативных документов и международных стандартов качества и безопасности электрооборудования.

Эффективность работы данного прибора была подтверждена в ходе лабораторных испытаний устройства, проведённых инженерами международных электротехнических лабораторий по заданию известных мировых производителей газового теплового оборудования. В ходе этих испытаний было показано полное соответствие требованиям по электропитанию современного газового оборудования.

Устройство гальванической трансформаторной развязки TEPLOCOM GF позволяет:
  • эффективно использовать тепловое оборудование при отсутствии постоянного заземления на объекте;
  • обеспечить безопасную эксплуатацию газового оборудования в случае аварийных ситуаций в электрической сети, включая случаи изменения фазировки внешнего электропитания;
  • уменьшить вероятность поражения электрическим током пользователей подключенных приборов в аварийных ситуациях.

Читайте также по теме:

Товары из статьи


Тех. поддержка

Бастион в соц. сетях

Канал Бастион на YouTube

Гальваническая развязка от сети 220 V из старого бесперебойника

В этой статье я расскажу о том, как из старого ИБП (точнее из двух) буквально на коленке сделать простую гальваническую развязку от сети 220 V.

Надеюсь, ни для кого не является секретом, для чего нужна гальваническая развязка с сетью. Многие наверняка знают один из самых простых способов взорвать полсхемы заземлённым осциллографом. Поэтому о развязке я всерьёз задумался именно после приобретения осциллографа. В самом простом случае развязка выглядит, как трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1. Поэтому изначально была идея взять какой-нибудь ТС-270 и перемотать. Но заниматься перемоткой не хотелось, да и лишнего трансформатора достаточной мощности под рукой не было. Но как-то на работе попался под руку старый ИБП. Примерно вот такой:

И тут пришла в голову идея сделать развязку на «перевёртышах», т.е. когда два идентичных трансформатора включаются зеркально:

Естественно, чем больше напряжение на выходе трансформаторов, тем меньше тока течёт и тем лучше, но выбирать не приходилось и я использовал принцип «как есть». Решено было использовать корпус ИБП и трансформатор, который там уже установлен. У китайцев был заказан простенький вольтметр для контроля наличия напряжения на выходе:

После того, как второй трансформатор был найден и закреплён, оставалось лишь все соединить.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

В итоге имеем конечную схему, по которой соединяем трансформаторы:

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

И получаем примерно такую картину:

Сначала я выбросил родную плату, но, как оказалось, корпус сильно теряет жёсткость и пришлось вернуть её на место, предварительно выпаяв все детали:

Потом я врезал вольтметр:

Вторичную обмотку на 18 В я использовал для питания подсветки штатного выключателя. В качестве входного предохранителя использовал штатный многоразовый предохранитель ИБП, а для защиты выхода врезал обычный держатель предохранителя.

И, вуаля! Наша развязка в работе:

При подключении на выход лампы накаливания на 100 Вт напряжение на выходе просаживается примерно на 7 Вольт, что для меня более чем удовлетворительно.
По факту этот блок здорово помогает мне и даже не столько при пользовании осциллографом, сколько при ремонте импульсных БП и других устройств, гальванически связанных с сетью.

Спасибо за внимание! Всем удачи!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

 

Современная гальваническая развязка. Что это и как работает?

Многие современные электронные устройства сегодня требуют гальванической развязки между двумя или более частями оборудования или между двумя критическими секциями одного продукта или системы. Если вы не делали этого раньше, вам придется изучить довольно много материала для понимания основ гальванической развязки, почему она используется, и знакомство с возможными способами ее реализации.

В этой статье дается определение гальванической развязки, объясняются ее преимущества, а затем резюмируются наиболее распространенные способы ее реализации. И это открывает новый подход к обеспечению гальванической развязки с помощью специальных интегральных схем (ИС).

Что такое гальваническая развязка?

Гальваническая развязка — это процесс проектирования электрического оборудования или систем с отдельными источниками питания таким образом, чтобы они не обменивались энергией или никак электрически не взаимодействовали. Идея состоит в том, чтобы поддерживать питание постоянного (и / или переменного тока) отдельно и независимо. Одна система электроснабжения не должна влиять на другую. В то же время, как правило, необходимо полностью изолированно передавать сигналы мониторинга и данные управления между ними.

Изоляция питания достигается за счет того, что две физические секции находятся далеко друг от друга. И это обычно реализуется НЕ подключением заземляющих соединений двух систем. Это устраняет контуры заземления и уменьшает или, по крайней мере, сводит к минимуму любой перенос шума. Когда используются как высоковольтные, так и низковольтные подсистемы, такая физическая изоляция и изоляция заземления также помогает защитить пользователей и специалистов по обслуживанию от ударов электрическим током, низковольтные цепи — от высокого напряжения, а в некоторых случаях защищает и от молнии.

Примеры оборудования, требующего гальванической развязки, включают программируемые логические контроллеры (ПЛК) в промышленных инструментах и оборудовании, источники бесперебойного питания (ИБП), электроприводы, промышленные роботы, зарядные устройства для аккумуляторов, преобразователи частоты / инверторы и иногда DC-DC преобразователи. Не забываем о постоянно растущем сегменте автомобильных приложениях.

Гальваническая развязка

Для реализации гальванической развязки используется широкий спектр методов. Возможно, самый старый и самый эффективный — это трансформатор. Он позволяет передавать данные, сообщения и коды посредством магнитных полей между первичной и вторичной обмотками. Между первичной и вторичной обмотками НЕТ прямой электрической связи.

На рисунке ниже показан пример базового источника питания, используемого в системе, требующей изоляции. SN6501-Q1 — это генератор модулирующих импульсов, который вырабатывает сигнал переключения для импульсного трансформатора. Трансформатор обеспечивает соотношение витков для получения желаемого выходного напряжения и идеальной развязки, обеспечиваемой только магнитной связью между входом и выходом. Регулятор с малым падением напряжения (LDO) фильтрует выпрямленный сигнал и устанавливает желаемое выходное напряжение.

Оптопары или оптоизоляторы — еще одно почти идеальное устройство для передачи данных с допустимой скоростью. Поток данных о напряжении управляет светодиодом внутри корпуса оптопары. Фототранзистор улавливает свет на расстоянии нескольких миллиметров. Транзисторный выход полностью изолирован от входа.

Один из лучших способов изоляции — использование конденсаторов. Они блокируют постоянный ток, но пропускают переменный ток, что делает их и их варианты чрезвычайно эффективными. Другие устройства, участвующие в создании гальванической развязки, — это специальные компоненты, такие как датчики на эффекте Холла и даже механические реле.

Современная гальваническая развязка

В наши дни лучший способ обеспечить необходимую гальваническую развязку — это использовать компоненты, разработанные специально для этой цели. Примеры включают специальные усилители и аналого-цифровые преобразователи (АЦП), используемые для отправки изолированных данных измерения тока и напряжения, когда это необходимо системе.

Дифференциальные усилители контролируют напряжение на чувствительном резисторе для получения значения тока. Обычно для этого приложения требуются два источника питания (рисунок ниже слева). Однако наличие второго источника питания делает продукт больше, тяжелее и дороже.

Texas Instruments разработала линейку усилителей и АЦП с однополярным питанием, чтобы решить эту проблему. Изолированный усилитель AMC3301 (рисунок выше справа) включает полностью интегрированный преобразователь постоянного тока в постоянный (DC-DC) для подачи второго напряжения питания. Изоляция обеспечивается емкостной связью внутри интегральной схемы. AMC3301 соответствует правилам безопасности высоковольтной изоляции для сертификации UL 1577 до 4250 В среднеквадратического значения DIN VDEV 0884-11 для пикового напряжения до 6000 В.

Для обеспечения изолированных данных измерений и управления можно использовать два типа изолирующих устройств — изолированный усилитель и изолированный модулятор. Оба являются типами с однополярным питанием и каждый содержит внутренний дельта-сигма (ΔΣ) АЦП.

Контролируемый аналоговый сигнал отправляется на микросхему, усиливается, а затем оцифровывается АЦП. АЦП генерирует последовательный поток битов, который проходит через емкостный изолирующий барьер на кристалле. Этот последовательный поток битов затем отправляется на фильтр нижних частот, который вырабатывает напряжение, пропорциональное входному сигналу. В этот момент восстановленный сигнал постоянного тока может быть снова оцифрован в другом АЦП, возможно, в обычном системном микроконтроллере.

В качестве другого варианта можно использовать изолированный модулятор, такой как AMC1305 / 06 от TI. Он принимает отслеживаемый сигнал тока или напряжения и усиливает его перед оцифровкой в более быстром ΔΣ АЦП. АЦП посылает свой сигнал через внутренний емкостный изолирующий барьер на выход. Этот сигнал представляет собой серию битов, представляющих напряжение внутри устройства. Внешний фильтр нижних частот генерирует пропорциональный аналоговый сигнал, который снова может быть оцифрован для цифровой обработки сигнала.

Хотя и изолированные усилители, и модуляторы действительно обеспечивают хорошие характеристики, изолирующие модуляторы, как правило, являются лучшей альтернативой. Они обладают превосходным соотношением сигнал / шум, большей точностью и меньшей задержкой.

Гальваническая развязка 101

Для улучшения знаний и понимания гальванической развязки, вам следует рассмотреть эталонный прототип TI TIDA-010065. Эталонный прототип представляет собой упрощенную архитектуру для создания изолированного источника питания для изолированных усилителей, которые измеряют изолированные напряжения и токи. Встроенная цифровая диагностика повышает надежность и производительность системы. Это отличная платформа для самообучения и изучения тонкостей гальванической развязки.

РадиоКот :: Продвинутая гальваническая развязка

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Продвинутая гальваническая развязка

  Всякий кот, если ему приходится брать в лапы импульсный блок питания с целью его отремонтировать, всегда рискует. То конденсатор возьмет да и испустит дух, то транзистору вздумается отлететь в мир иной ну и другие неприятности бывают. Давно известно, что включение импульсных блоков питания после ремонта через лампочку позволяет избежать брызг, искр, запахов и проч. Фр-ррр, как вспомню, — волосы дыбом на хвосте. А еще опытные коты настоятельно рекомендуют пользоваться при ремонте ИИП гальванической развязкой. Жуть эти импульсные блоки питания. Но мир таков, что их все больше и больше и часто приходится их ремонтировать. Вот как раз для таких котов и предназначено это устройство. Оно позволяет настраивать ИИП через гальваническую развязку, запускать ИИП через лампочку и без оной, кратковременно и на долго. Идею этого устройства я подсмотрел в Польше в сервисном центре маленького городка. Там подобное устройство (правда мощностью в 3 кВт) и без автоматики, точнее с автоматикой на реле, эксплуатируется уже много лет и мне довелось с ним работать. Понять насколько это замечательная идея. И я решил сделать нечто подобное. Я ограничился мощностью трансформатора в 100Вт ибо утюгов и фенов я не беру в лапы с целью ремонта, а для бытовых ИИП этого вполне хватит. Вот что у меня получилось:


Трансформатор гальванической развязки включен в сеть через автомат на 6А на тот случай если что-то пойдет совсем не так, его должно выбить. Пока подобное не случалось. В принципе автомат можно заменить обычным тумблером. В оригинальной конструкции была применена «пробка — автомат» от электросчетчика. Органы управления: слева на фото автомат включения, над ним зеленый светодиод «Готов», под ним переключатель ламп-баеретеров, о нем я расскажу позже. Далее модернизированная выходная розетка, о ней тоже скажу позже, под ней переключатель на 3 положения без фиксации для кратковременной подачи напряжения на выход. Справа от розетки — окно, прикрытое красным светофильтром, через него можно видеть нити накала ламп. Под окном — красная кнопка без фиксации — кнопка включения прибора в долговременный режим.

Работать с этим прибором так:
1. Включаем прибор автоматом, при этом кратковременно вспыхнет светодиод «Готов», что сигнализирует об исправности прибора. В принципе не мешало-бы дополнить прибор еще одним светодиодом, для индикации включенного состояния, но лень свойственная котам и сложность разборки конструкции пока не позволили это сделать. Я решил, что добавлю светодиод когда буду заменять перегоревшую лампу. Итак, светодиод моргнул, все хорошо.
2. Вывести переключатель под розеткой из среднего положения и подать питание на ИИП через лампочку (влево подаем 110В, вправо — 220В). Возможности подать напряжение исключаяя лампочку из цепи этим переключателем нет. Это сделано в целях безопасности. Подав напряжение наблюдаем через окно на то, как вспыхнула и почти погасла лампа-баретер. Если это так, то все в порядке. Можно переходить к «красной кнопке», если же лампа постоянно горит ярко — что-то в схеме ИИП не так, не стоит подавать напряжение. Подробнее методика ремонта ИИП с помощью лампочки много раз описывалась на просторах Интернета
3. Переходим к «Красной кнопке» одно кратковременное нажатие на нее приведет к включению режима 1 . Сработает реле К1 и своими замыкающими контактами подаст напряжение на выход через лампу, а размыкающими разорвет цепь 110В. Это сделано опять таки для безопасности. Ибо никакие ошибочные манипуляции с прибором не выведут его из строя. Без этого контакта можно представить ситуацию, когда и реле К1 сработает и зацепив переключатель хвостом можно закоротить пол вторичной обмотки трансформатора. Не брезгуйте этим контактом если будете повторять это устройство и оставите в нем режим 110В. В этом режиме работы (т.е. 220В через лампочку) группа синих светодиодов в верхней части розетки,на схеме обозначенная VD7-VD8, начнет мигать с частотой около 1 Гц. Повторное кратковременное нажатие на «красную кнопку» отключит этот режим.
4. Длительное (более 1 сек) нажатие на «красную кнопку» включит реле К2 и напряжение 220В со вторичной обмотки трансформатора будет подано в нагрузку в обход ламп-баретеров. Это режим 2. При этом табло из синих светодиодов будет светиться постоянно. Отключить этот режим можно так же длительно удерживая «красную кнопку». Или вытащив из розетки вилку ИИП, об этом расскажу позже.

Схема силовой части прибора

 


  В приборе установлены две лампы-баретеры. На 15Вт и на 60Вт. Первая — для ремонта маломощных ИИП, которые применяются в зарядках телефонов и т.п. Вторая — на 60 Вт для ремонта ИИП телевизоров, усилителей и других относительно-мощных ИИП. Переключатель ламп находится под выключателем питания. К сожалению он позволяет только добавить лампу в 60Вт в параллель к 15-ваттной. Это не совсем логично, но мне очень хотелось применить именно такой, вытяжной выключатель от старой АТС. Он мне так напоминает выключатель питания моего первого осциллографа С1-83, который как раз включался вытяжным выключателем. Ностальгия случается и с котами. Вы можете применить другой выключатель, а лучше переключатель.

Схема блока автоматики.
   Блок автоматики питается от дополнительной обмотки трансформатора. Величина переменного напряжения – 18В. За основу блока автоматики взято вот это устройство https://www.drive2.ru/c/292144/ изначально предназначенное для автомобиля. Уж очень мне понравилась идея управлять одной кнопкой. В польском прототипе использовались раздельные конопки и механический микровыключатель в розетке для автоматического сброса при отключении нагрузки. Я применил электронный, на фотореле (DD1/1, DD1/2 на принципиальной схеме). На элементах DD1/3 и DD1/4 собран генератор 1Гц для моргания светодиодной панелью в режиме 1.


   Модернизированная розетка. В начале я хотел применить механический микропереключатель и купил для этой цели стенную розетку со шторкой и крышкой турецкой фирмы ViKo. Однако, эксперименты показали, что крышка совсем не нужна и только мешает работе, я ее аккуратно срезал дремелем и разместил на ее месте табло из семи ярких синих светодиодов. Диоды спаял последовательно на полосочке макетной платы и поместил в прозрачную термоусадку. Сверху прикрыл табло синим светофильтром из оргстекла. Шторка, прикрывающая контакты от детей, подпружинена достаточно мощной пружиной, преодолеть силу которой не просто. Я бы сдвигал прибор с места на столе, что не хорошо. Поэтому я решил сделать фотореле. На месте удаленной шторки в розетке я вклеил друг на против друга фотопару из инфракрасного светодиода АЛ107 и фотодиода ФД256. Если посмотреть в правую дырочку розетки через цифровой фотоаппарат телефона то свечение светодиода видно. Если фотодиод засвечен светом светодиода или естественным светом – транзистор VT1 открыт и микроконтроллер находится в состоянии Reset. Если в розетку вставить вилку, транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется и загорится зеленый светодиод «Готов». При включении питания светодиод кратковременно вспыхивает из-за зарядки конденсатора С1. Работу микроконтроллера, программу для него, а так же детальнейшее описание его работы можно найти перейдя по ссылке, которую я указал выше. В качестве W1 использована «пищалка» от компьютера. Без генератора. Можно применить малогабаритную динамическоую головку. С пьезоизлучателем схема не работает. Звуковое сопровождение полезно и оживляет даже такое простое устройство.

 

Весь блок автоматики размещен на одной макетной плате. Печатная плата не разрабатывалась. Хотя по фотографии можно перенести проволочную «вязь» в рисунок для печатной платы. Это уже на Ваше усмотрение.

Примененные детали.
Трансформатор: готовый 220В на 36В. Был перемотан. Вторичная обмотка удалена, вместо нее намотал 944 витка проводом диаметром 0,55мм. Виток к витку, с межслойной изоляцией. Кроме этого намотана обмотка для питания блока автоматики. Она состоит из 75 витков такого-же провода. Трансформатор пропитан бакелитовым лаком горячей сушки.
Реле. Применены безродные реле от промышленных реле времени серии ВЛ-64. Реле на 24В постоянного тока. Хотя они нормально срабатывают и от 18В. Так же я остановился на этих реле потому что они имеют открытую электромагнитную систему, что позволяет оперативно проверять состояние контактов. Но реле крепились на плату. Поэтому я изготовил из стеклотекстолита две переходные платы для крепления реле. В принципе у Вас может быть другая конструкция как блока реле, так и прибора в целом.


Переключатель без фиксации (на фото черно-коричневый с винтовыми клеммами): от какой-то авиационной техники рассчитан на 10А
Вытяжной переключатель – от старой АТС. Применять не рекомендую. Крепить сложно, да и изоляция не рассчитана на 220В.
Остальные компоненты не должны вызывать вопросов: патроны для ламп стандартные, автомат на 6А тоже. Монтаж силовой части выполнен гибким проводом сечением 1,5мм2.

 

 

 

   Устройство смонтировано в подходящем корпусе. Снизу прикрутил резиновые ножки, что бы прибор не скользил по столу. Сверху не мешало – бы предусмотреть ручку. Прибор-то довольно тяжелый. Уже заказал ручку из Китая. Где то едет. Так, что прибор еще можно модернизировать. Работать с прибором просто и приятно. Больше никаих лампочек на столе, от которых прогорает сам стол или бумага на нем. Все аккуратно. Приборчик приятно «мурлыкает» при работе с «красной кнопкой». Кроме этого я нашел возможность оперативно проверять лампочки накаливания, не разбирая прибора. Для этого нужно «красной кнопкой» включить режим 2 и вывести переключатель кратковременного включения в положение 110В. При этом на лампочку (или группу ламп) будет подано 110В и в ее исправности легко убедиться посмотрев через окно (прикрытое красным светофильтром) на нить накала.

 

   Все вопросы как обычно, в личку, или на форум, если моя конструкция нуждается в обсуждении.
ЗЫ. Я благодарен пользователю с ником «Самокат ветерана» из сайта www//http:drive2.ru за то, что он сконструировал устройство которое мне идеально подошло. Не пришлось придумывать свой вариант.

 


Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Гальваническая развязка: назначение и методики

Введение

Гальваническая развязка, обычно называемая изоляцией, — это условное обозначение, согласно которому отдельные части электрической системы могут иметь разные потенциалы заземления. Двумя наиболее распространенными причинами создания изоляции являются безопасность от неисправностей в продуктах промышленного уровня и необходимость проводной связи между устройствами, но каждое устройство регулирует свою мощность.

Методы изоляции питания

Трансформаторы

Наиболее распространенной формой изоляции является использование трансформатора.При проектировании схемы регулирования мощности, где требуется изоляция, изолирующая часть конструкции связана с необходимостью повышать / понижать шину напряжения и не распознается как отдельная часть системы. В случае, если необходимо изолировать всю электрическую систему (пример: многие автомобильные аттестационные испытания требуют, чтобы источники питания были изолированы от сети переменного тока), трансформатор 1: 1 может быть включен последовательно с системой для создания необходимой изоляции.

Рисунок 1: Ассортимент трансформаторов SMD
Конденсаторы

Менее распространенным методом создания изоляции является использование последовательных конденсаторов. Из-за допустимости сигналов переменного тока через конденсаторы, это может быть эффективным методом изоляции частей электрической системы от сети переменного тока. Этот метод менее надежен, чем метод трансформатора, так как режим отказа трансформатора — обрыв, а один из режимов отказа конденсатора — короткое замыкание. Одна из целей создания гальванической развязки от сети переменного тока состоит в том, чтобы в случае отказа пользователь был защищен от функционально неограниченного источника тока.

Рисунок 2: Пример конденсаторов, используемых для создания изоляции

Методы изоляции сигналов

Оптоизоляторы

Когда сигнал должен пройти между 2 потенциалами земли, популярным решением является оптоизолятор.Оптоизолятор — это светочувствительный транзистор, который включается при включении внутреннего светодиода. Свет, излучаемый внутренним светодиодом, представляет собой путь прохождения сигнала и, следовательно, не нарушает изоляционный барьер между потенциалами земли.

Рисунок 3: Схема типичного оптоизолятора

Датчик эффекта Холла

Еще один метод передачи информации между электрическими системами с отдельными потенциалами заземления — это использование датчика Холла.Датчик на эффекте Холла определяет индуктивность неинвазивно, не требует прямого контакта с рассматриваемым сигналом и не нарушает изоляционный барьер. Чаще всего индуктивная информация передается через различные потенциалы земли в токоизмерительных пробниках.

Рисунок 4: Токовый пробник, используемый для измерения тока через проводник

Заключение

Гальваническая развязка — это разделение электрических систем / подсистем, по которым может протекать непостоянный ток и могут быть разные потенциалы заземления.Изоляцию можно разделить на основные категории: силовая и сигнальная. Существует несколько методов достижения изоляции, и в зависимости от требований проекта одни методы могут быть предпочтительнее других.

Практический пример:

Рисунок 5: Схема проекта Power over Ethernet на основе контроллера TPS23753PW

В приведенной выше схеме реализованы несколько трансформаторов и оптоизолятор для создания импульсного источника питания, который используется в устройствах Power over Ethernet PD (Powered Device).Разъем J2 имеет внутреннее магнитное поле, которое изолирует всю систему от источника PoE. T1 и U2 изолируют импульсный источник питания (левая сторона красной линии) от регулируемого выхода 3,3 В (правая сторона красной линии).

Нужна ли гальваническая развязка, если выходное напряжение выше сетевого?

В этом вопросе и других ответах игнорируются 2 наиболее важных критерия безопасности продукции переменного тока.

1) HIPOT Ток утечки на землю (100% тестирование продукта) — Значительно более высокое напряжение (> 3 кВ постоянного тока) между входом (линия И нейтраль закорочено) и землей, чтобы убедиться, что ток утечки <100 мкА - фактический уровень тестера HIPOT зависит от спецификаций IEC / UL / CSA и т. д. для уровня тестирования 60 с или 1 с, а постоянный ток избегает переменного тока сетевого фильтра благодаря конструкции

2) Целостность защитного заземления (предварительно утверждено проектом) — защитное заземление шасси не должно повышать напряжение более чем на 1 В при токе 10 А.- при отсутствии заземления система изоляции должна быть дублирована как минимум двумя способами

  • НЕТ ТРЕБОВАНИЙ в отношении изоляции между входом переменного тока и выходом постоянного тока по отношению к нейтрали.

    Однако может быть нелогично накладывать линию на HVDC, но не запрещено использовать нейтраль как общую для выхода HVDC. Однако должно применяться следующее, чтобы дизайн по-прежнему проходил HIPOT и функционировал должным образом.

  • Горячий и нейтральный провода взаимозаменяемы в отношении оборудования.

    ЛЮБОЙ ОТКРЫТЫЙ МЕТАЛЛ ДОЛЖЕН БЫТЬ ЗАЗЕМЛЕН.

  • Межсистемный шум заземления никогда не устраняется (гальваническим) развязывающим трансформатором.

    Это абсолютно не влияет на эту проблему.

  • В некоторых странах и регионах для сельского и удаленного оборудования система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха поставляется без нейтрального обратного провода (например, на 20 кВ) и полагается на землю в качестве токопроводящего пути.См. Однопроводной возврат на землю (SWER)

Он не должен быть гальванически изолирован от нейтрали сети.

Но он должен быть безопасным для оператора при любых условиях.

Сюда входят; отключение кабеля, прерывание питания, вторичная дуга, перенапряжение первичной обмотки, загрязненная изоляция в любом диапазоне влажности.

  • В то время как низкий% RH способствует нарастанию напряжения на изоляции из-за паразитных полей HVDC, а высокий% RH способствует утечке тока в паразитные поверхностные пути.

Способ обеспечения безопасности определяется не гальванической изоляцией , а конструкцией системы изоляции и защиты.

Это определяется путем управления полями E и проверкой системы HiPot.

  • например Если 200 кВ могут попасть внутрь, они, вероятно, могут выйти, поэтому запланируйте тестирование ESD / HIPOT на всех поверхностях при наихудших условиях запыленности выше ваших требуемых уровней.

Экранированный проводящий спрей и заземленный внутри пластикового корпуса безопаснее.Тогда любой пробой диэлектрика будет безопасно шунтироваться на землю через внутренние соединения. У стравливающего резистора должна быть мощность, рассеиваемая для разряда крышки, когда устройство отключено от первичного источника питания, когда он включен, чтобы любой сетевой фильтр не создавал плавающего высокого напряжения между открытыми поверхностями и штырем или имел какие-либо другие меры безопасности.

Если вы планируете использовать вводы или изоляцию, номинальные значения BIL для энергетики указаны для переменного тока, а не для HVDC, поэтому BIL200 может выдерживать молнию 200 кВ, но не 200 кВ переменного тока и намного менее 200 кВ постоянного тока. Вот почему воздушные зазоры рассчитаны на величину от ~ 500 В до 3 кВ / мм в зависимости от загрязнения и поверхности намного меньше.

Запланируйте установку AM-радио вне канала для обнаружения любых неожиданных и, возможно, бесшумных статических шумовых разрядов из-за недостаточной изоляции до завершения запланированных проверочных испытаний конструкции. (DVT)

Анекдоты

Например, я использовал нейлоновые листы толщиной 1 см над открытым маслонаполненным баком трансформатора мощностью 5 МВА с двумя (2) изоляционными проходными изоляторами BIL200 для молниезащиты 400 кВ, чтобы испытать напряжение до 150 кВ постоянного тока.Затем статические разряды начались на стене в 30 метрах от смонтированной стальной балки для демонстрации компонентов изоляции, которые электрически плавают от земли. Затем он начал быстро тикать, громко, как часы, а я стоял в нескольких метрах от клетки. Несмотря на то, что клетка была заземлена, на краске также было высокое напряжение, которое было похоже на разряды дверной ручки обычного ковра ESD при касании краски. Даже краска для баков трансформатора на 100 тонн была электрически заряжена, при прикосновении к ней во время испытаний она испускала статический разряд ~ 1 кВ на каждую поверхность эпоксидной краски.

Для испытаний при 500 кВ или> 1 ГВ требуется гораздо лучшая газовая изоляция или поверхности, очищенные дроном.

Почему гальваническая развязка

Можно ли защитить производственный процесс на уровне сбора полевых данных? Да, если используется гальваническая развязка.

Благодаря гальванической развязке можно исключить основные формы помех и риск отказа электрической цепи, когда сигнал от датчика принимается блоком управления как во взрывоопасных, так и во взрывоопасных зонах.Гальваническая развязка (названная в честь итальянского физика Луиджи Гальвани) — один из наиболее важных методов преобразования сигналов, который является экономически эффективным и простым в реализации. Это метод, направленный на решение проблем при реализации общего интерфейса между датчиками и блоками управления, когда выходные сигналы от датчиков различаются по своей природе (например, ток, напряжение, сопротивление и т. Д.), Уровню или типу (например, постоянного, переменного или импульсного тока). В частности, гальваническая развязка позволяет сигналу проходить от источника к измерительному устройству через трансформаторы, оптоизоляторы или конденсаторы.

Гальваническая развязка также позволяет изолировать цепь низкого напряжения от электрической сети (в том числе между двумя или более цепями, в которых нет прямой проводящей цепи) и изолировать питание от блока управления, тем самым предотвращая пики высокого напряжения. и высокое синфазное напряжение, которое может вывести из строя электронные схемы, тем самым защищая как пользователей, так и устройства измерения и управления. Изоляторы позволяют исключить шум, создаваемый общими точками цепей с разным потенциалом, при этом измерения изолированы от обработки сигналов.

Гальваническая развязка и заземление

Гальваническая развязка также незаменима для устранения контуров заземления, вызванных общими заземлениями. В измерительной цепи КИП одиночное заземление обычно не вызывает каких-либо проблем, но все усложняется при наличии нескольких заземляющих подключений.

Каждая петля связана с разным потенциалом. Эта разница потенциалов создает токи между заземляющими опорами, которые добавляются к сигналам.Использование гальванического изолятора устраняет этот вид шума, разъединяет измерительные цепи и поддерживает целостность устройства и системы. Следует отметить, что под общей «землей» мы подразумеваем эталонные узлы, в которых измеряются напряжения других узлов схемы.

В установках эти узлы обычно заземляются из соображений безопасности и для того, чтобы не допустить колебания напряжения, то есть закрепить напряжение на земле. Без заземления потенциал узла может достигать опасно высоких значений (т.е.е. сотни вольт). В системе сбора данных, связанной с промышленным процессом, нормально найти полевое заземление (на датчиках и исполнительных механизмах) и заземление в цепях сбора данных.

Оба этих узла заземлены локально, но земля не является эквипотенциальной поверхностью, и заземляющие соединения могут частично совпадать с высокими уровнями посторонних токов. Таким образом, вы получаете соединение между узлами посредством заземления, в то время как наземные узлы обычно имеют другой потенциал.Вот почему использование гальванической развязки является важным методом обеспечения безопасности, который легко реализовать и обеспечивает высокий уровень возврата инвестиций.

Важно отметить, что гальванические изоляторы, как правило, являются многофункциональными устройствами, которые, помимо изолирующих цепей датчиков, также обеспечивают функции согласования сигналов, такие как (пассивное или активное) сглаживание, усиление, ослабление, согласование импеданса, нормализация измерений (в текущем , напряжение, сопротивление или частота), возбуждение с помощью измерений термометром сопротивления, термопарой, термистором, экстензометром, акселерометром и т. д.Изоляторы могут быть расположены в электрических блоках управления, в датчиках, исполнительных механизмах и контроллерах, интегрированы в платы аналого-цифрового преобразования или полевые шины, а также в мультиплексные системы.

Ассортимент продукции GMI

г. International имеет каталог из десятков моделей гальванических изоляторов, которые соответствуют стандартам IEC 61508 и IEC 61511 как в версиях искробезопасности (IS) для приложений SIL2 (серии D1000 и D5000), так и в версиях без искробезопасности для приложений SIL3 (серия D6000). .Наши изоляторы D1000, D5000 и D6000 обеспечивают высокий уровень точности и повторяемости при передаче сигналов. Они также разработаны с использованием передовых схем, которые обеспечивают низкий уровень рассеивания тепла, тем самым гарантируя, что модули остаются холодными, несмотря на их высокую плотность и функциональность. Технология поверхностного монтажа (SMT) увеличивает срок службы и надежность наших устройств. Полное отсутствие электролитических конденсаторов продлевает срок службы наших модулей до 20 лет.

Описание гальванического изолятора

Объяснение гальванического изолятора

ПРИМЕЧАНИЕ: В последних рекомендациях по электромонтажу лодки может быть указано, что имеющиеся в продаже гальванические изоляторы должны быть сконструированы с включенной индикаторной и испытательной электроникой. Эта статья не рассматривает эти устройства, но ссылается на миллионы устройств, установленных до этих изменений.

Цель состоит в том, чтобы отключить мокрые металлические детали от док-станции, чтобы предотвратить электролиз. Проблема, однако, в том, что вам нужно их соединить вместе, чтобы в случае короткого замыкания на лодке это не оживило лодку при напряжении 120 вольт или хуже, что может сильно поднять вас, когда вы сойдете с алюминиевого дока !!

Гальванический изолятор основан на том факте, что напряжение электролиза довольно низкое — обычно менее одного вольта — тогда как напряжения электрического сбоя довольно высоки.Кремниевые диоды, которые используются для проведения электричества в одном направлении, но блокируют его в обратном направлении, имеют встроенное прямое падение напряжения около 0,6 В. Это не похоже на падение напряжения на резисторе — ток не должен течь, чтобы создать падение — поэтому ниже 0,6 В он отключается, а выше он проводит с очень небольшим сопротивлением току.

Поскольку мы не знаем полярности напряжения повреждения, и если это повреждение переменного тока, оно будет протекать в обоих направлениях, два диода размещены параллельно, указывая в противоположных направлениях, поэтому всегда есть один доступный для проведения, но при низкое напряжение, оба выключены, и электролитический ток не может течь.

Поскольку некоторые электролитические напряжения превышают 0,6 В, хороший гальванический изолятор должен иметь два диода, включенных последовательно в каждом направлении, чтобы обеспечить изоляцию на 1,2 В. Некоторые также добавляют конденсатор, чтобы увеличить способность проводить переменный ток, однако я лично считаю, что это ошибка, поскольку он позволяет протекать переменным токам низкого уровня и вызывать активность электролитического типа, даже если это не настоящий электролиз. Это может привести к удалению краски с фитинга и образованию пузырьков хлора, которые повреждают окружающую краску против обрастания.

Диоды должны иметь достаточную мощность, чтобы сработать автоматический выключатель берегового питания в случае короткого замыкания на вашем судне. Для этого может потребоваться мощность более 100 ампер. Гальванические изолирующие диоды рассчитаны на то, чтобы пропускать этот ток в течение очень короткого времени — достаточно длительного, чтобы сработать автоматический выключатель, плюс запас прочности — но они не могут выдерживать его очень долго без перегрева. Они должны выдерживать номинальный ток берегового питания неограниченно долго.

НУЖЕН ЛИ МОЙ ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ИЗОЛЯТОР КОНДЕНСАТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА?


ТЕСТИРОВАНИЕ

Есть два пути выхода из строя гальванического изолятора: либо закорочены диоды, либо они разомкнуты.Вы можете проверить их с помощью цифрового вольтметра, который может считывать положительные и отрицательные напряжения. В любое время, когда вольтметр находится в диапазоне постоянного тока, поместите его через сторону берегового источника питания на сторону катера изолятора. Всегда должно быть некоторое остаточное электролитическое напряжение (если вас не тащат), поэтому счетчик должен показывать что-то менее одного вольт. Если он всегда показывает ноль, диоды закорочены. Если он показывает более 1,2 В, диоды разомкнуты. Переключитесь на переменное напряжение и проверьте еще раз, так как если переменный ток течет, настройки счетчика постоянного тока могут не показывать никакой активности.

Ссылка на легко читаемое введение в электролиз и на то, как устранить проблемы с подключением к берегу, если у вас возникли проблемы.

ЧТО ОЗНАЧАЕТ ФАКТИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ?

Различные металлы, контактирующие с морской водой во всей системе (лодка, док, сосед и т. Д.), Вызывают множество потенциалов напряжения. Если ток не течет, напряжение будет выше. Если вы позволите протекать большему току, напряжение будет ниже, так же как батарея фонарика будет считывать более низкое напряжение, когда лампа включена — поэтому вы можете утверждать, что более высокое напряжение лучше, чем более низкое, поскольку они указывают на то, что электролитические токи не протекают. .

На нашей стальной лодке, с хорошей покраской для изоляции стали от морской воды и отсутствием тока, протекающего от цинкования к корпусу, напряжение на лодке примерно на 0,8 вольт выше водяного. По мере ухудшения окраски или изнашивания цинка напряжение будет падать.

В сложной системе фактическое напряжение, которое вы бы считали на гальваническом изоляторе, дает очень мало информации о том, что происходит в отношении электролиза.


Соответствует всем спецификациям ABYC, за исключением дисплея удаленного монитора.

Описание гальванической развязки

Гальваническая изоляция в силовом оборудовании относится к тому факту, что выходная силовая цепь электрически и физически изолирована от входной силовой цепи. Гальваническая развязка осуществляется с помощью изолирующего трансформатора. Физическая изоляция означает, что проводка выходной мощности не касается входной проводки и не подключается к ней.

Все персональные компьютеры уже имеют гальваническую развязку между входным питанием и встроенной компьютерной логикой.Это требование международных агентств по безопасности для предотвращения опасности поражения электрическим током. Следовательно, добавление еще одного трансформатора излишне.

Многие люди ошибочно полагают, что гальваническая развязка устраняет помехи в заземляющей проводке. Это не так. Фактически, все трансформаторы с гальванической развязкой только изолируют провода питания, но пропускают заземляющий провод прямо через них.

Некоторые системы ИБП обеспечивают гальваническую развязку. Большинство сетевых ИБП не обеспечивают гальванической развязки, несмотря на широко распространенное заблуждение.Например, онлайновые модели Exide, Unison и ON-LINE (Pheonixtec) не обеспечивают гальваническую развязку. Серия Standby ON от Oneac обеспечивает гальваническую развязку. Таким образом, изоляция — это не функция типа ИБП, а функция, которую можно добавить к любому ИБП.

Фактическое преимущество установки изолирующего трансформатора состоит в том, что синфазный шум, подаваемый на компьютер, значительно снижается. Синфазный шум также можно уменьшить с помощью шумовых фильтров, например, в серии APC Smart-UPS.Фильтры могут работать так же, как изолирующий трансформатор, особенно на высоких частотах, в которых работают компьютеры и сети. Изолирующий трансформатор лучше работает на очень низких (звуковых) частотах.

Компьютеры и периферийное оборудование компьютеров не подвержены влиянию звуковых частот в линии питания. Следовательно, изолирующий трансформатор не имеет преимущества перед фильтрами для компьютерных приложений. Недостатком изолирующего трансформатора является дополнительный нагрев, который сокращает срок службы батареи ИБП, если батареи находятся в непосредственной близости.Другой недостаток состоит в том, что вес ИБП резко увеличивается с использованием изолирующего трансформатора.

μArt — Преимущества гальванической развязки

Привет, коллеги-инженеры и производители!

Гальваническая развязка — очень важное свойство хорошего адаптера UART, хотя некоторые люди склонны игнорировать ее, заявляя: «Я никогда не работаю с высоким напряжением, поэтому мне это не нужно». Они не могли больше ошибаться. Посмотрим, что это такое и почему это полезно для всех, даже если они этого еще не знают.

Эээ… гальваническая какая?

Гальваническая развязка позволяет разделить электронную схему на две цепи, где ток не может течь между двумя частями, но они все еще могут обмениваться энергией или информацией. Изоляция действует как барьер для электронов, и единственный способ их обойти — это подать чрезвычайно высокое напряжение, достаточное для того, чтобы сломать этот барьер (это основная причина, по которой многие думают, что она хороша только для изоляции уровней напряжения. , но, как вы вскоре увидите, у него есть и ряд других полезных преимуществ).Это «напряжение пробоя» обычно составляет не менее пары сотен вольт, а часто и намного выше. Целью гальванической развязки является полное предотвращение протекания тока между двумя частями схемы, поэтому ее размер / выбирается так, чтобы обеспечить более высокое напряжение пробоя, чем то, что может когда-либо видеть приложение, даже при наличии неисправностей и ошибок.

Подождите, если через барьер нет соединений, как информация передается между двумя сторонами? Что ж, с помощью электрических средств это не так! Это решается другими методами, чаще всего с использованием света через компоненты, называемые оптопарами, но есть и другие решения.

Теперь, когда мы рассмотрели основы и знаем, что такое гальваническая развязка, давайте посмотрим, зачем она вам нужна.

Изоляция от аномальных напряжений

Давайте начнем с наиболее очевидной причины, о которой все думают: изоляция от высоких напряжений. Поскольку одна сторона изоляции не «видит» напряжение на другой стороне, и ток не может течь между ними, это означает, что две цепи могут безопасно обмениваться информацией через гальваническую развязку, даже если они используют несовместимые или совершенно опасные уровни напряжения.Предположим, что на стороне ввода-вывода (UART) μArt каким-то образом напряжение выше нормы. Допустим, ваша прикладная схема питается от сети 12 В или даже 230 В. Конечно, эти напряжения не должны появляться на линиях UART, но в случае неисправности это может произойти по разным причинам, например, неисправность компонента, инородное металлическое тело, вызывающее нежелательное короткое замыкание, ошибка пользователя или просто конструкция. ошибка. Без гальванической развязки эти напряжения, скорее всего, вызвали бы выход из строя любого компонента в самом преобразователе UART, в результате чего высокое напряжение появилось бы на вашей шине USB, мгновенно и навсегда повредив ваш компьютер, возможно, даже вызвав травмы человека.Теперь μArt рассчитан не более чем на рабочее напряжение 5,4 В, поэтому в таком случае ваш μArt все равно будет поврежден. Но важно то, что гальваническая изоляция гарантирует, что, несмотря на повреждение μArt, высокие уровни напряжения не могут пересечь изолирующий барьер внутри адаптера UART, защищая ваш компьютер стоимостью более 1000 долларов, предотвращая возгорание некоторых кабелей и значительно уменьшая угрозу для людей. .

Здесь важно отметить, что, в отличие от распространенного заблуждения, вам не нужно работать с высокими напряжениями, такими как 230 В, чтобы воспользоваться этой защитой.При 230 В последствия просто более сильны и становятся опасными для человека, но любое напряжение выше 5 В (обычно 12 В) может повредить порт USB вашего компьютера, а гальваническая развязка обеспечивает эффективную и надежную защиту. Более того, поскольку через барьер не может протекать ток, он также надежно защищает ваш компьютер от других явлений, таких как перегрузка по току, обратный ток, короткое замыкание или высокие переходные процессы.

Безопасное и беспроблемное зондирование оборудования

Итак, вы один из тех, кто утверждает, что никогда не будет работать с напряжением более 5 В (например, 12 В), иначе вы никогда не ошибетесь, и ваши схемы никогда не выйдут из строя .Хорошо, я совершенно уверен, что это смелое заявление во многих аспектах, но я подыграю. Гальваническая развязка по-прежнему вам очень пригодится.

Видите ли, без гальванической развязки земля (GND) вашей цепи электрически соединена с выводом GND порта USB через путь с низким сопротивлением. Многие люди не осознают, что USB-порт компьютера часто связан с заземлением, то есть USB-GND на самом деле подключен к земле вашей электросети 230 В. И да, это все еще верно, даже если ваш компьютер имеет изолированный источник питания. Не пугайтесь, это совершенно нормально, безопасно и так и должно быть. Но есть случаи, когда он вас укусит. Взгляните на следующую диаграмму.

Здесь вы видите, что пользователь пытается проверить свою прикладную схему с помощью осциллографа. Его наконечник пробника может быть подключен где угодно, или может не подключаться вообще. Но учтите, что заземляющий провод осциллографа обычно также имеет заземление от сети, то есть ваш осциллограф и ваше приложение соединяются не только через пробник, но и через заземление сети.Возможно, вы уже понимаете, к чему это может привести. Если вы подключите заземляющий провод вашего щупа, скажем, к шине питания вашей цепи, вы просто закоротите источник питания. Поначалу это может показаться невозможным, потому что вы, казалось бы, подключили только один провод (зонд GND), так как же может протекать ток без замыкания цепи? Итак, цепь замкнута и проходит через общую сетевую землю, которую используют и ваш осциллограф, и компьютер. Хотите вы этого или нет, но ваш пробник GND неявно подключен к GND вашей собственной цепи.

Это означает, что подключение заземления пробника в любом месте, кроме цепи GND, может привести к короткому замыканию шины питания или, по крайней мере, к сгоранию цифрового выходного контакта. Возможные последствия варьируются от плохих до трагических, от отсутствия повреждений, но схема магическим образом не работает, когда вы ее проверяете, до поврежденных компонентов или даже повреждения компьютера и / или вашего дорогостоящего осциллографа. Вы можете спросить: «Но почему я должен подключать свой пробник GND к чему-либо, кроме цепи GND»? Что ж, вы можете этого не хотеть, но это все равно может случиться, и на практике действительно случается иногда (проскальзывание заземляющего провода при подключении, соскакивание зажима зонда, запоминание пользователем ложного контакта, наблюдение человека и т.).

Конечно, все это не проблема, если вы используете гальванически изолированный адаптер, такой как μArt, потому что он разрывает неявное соединение между GND вашего приложения и GND оборудования. Важный вывод здесь заключается в том, что даже при совершенно нормальном уровне напряжения TTL / CMOS 5 В или менее использование испытательного и лабораторного оборудования намного безопаснее и с меньшей вероятностью приведет к повреждению с помощью μArt.

Чувствительные к шуму схемы

Но подождите, это еще не все! Как уже говорилось выше, при использовании неизолированного адаптера UART заземление вашей собственной схемы будет подключено к заземлению USB вашего компьютера и, в свою очередь, вероятно, также к заземлению сети.Более того, выходные сигналы высокого уровня (логическая «1») преобразователя UART будут подаваться через шину питания USB компьютера. Это означает, что существует несколько способов электрического шума, генерируемого другими USB-устройствами, электрического шума, генерируемого внутри вашего компьютера, и в некоторой степени даже шума, генерируемого другими приборами в вашем доме / лаборатории, для кондуктивного соединения с вашей собственной схемой, как шин напряжения, так и данных. линий. Обратите внимание, что это может произойти, даже если ваша схема питается от собственного независимого и малошумящего источника питания.Хотя часто это не проблема, иногда она возникает, например, при использовании высокоточных аналого-цифровых преобразователей, схем тензодатчиков, чувствительных радиочастотных компонентов и других прецизионных аналоговых устройств. В таких случаях шум, передаваемый через адаптер UART, может привести к тому, что ваше приложение выдаст ненужные результаты или вообще помешает его правильной работе.

Гальваническая развязка

значительно поможет с изоляцией контуров кондуктивного шума и заземления, поэтому гальванически изолированный адаптер UART, такой как μArt, более универсален, поскольку он больше подходит для использования с приложениями, в которых используются чувствительные и прецизионные аналоговые компоненты.

μArt

Как уже должно быть очевидно, гальваническая развязка в μArt играет большую роль в том, чтобы сделать этот адаптер UART более безопасным, простым в использовании и универсальным. Кроме того, это также делает естественным доступным функцию автоматического определения напряжения. Несмотря на свою полезность, гальваническая развязка часто не используется в адаптерах UART, отчасти потому, что это значительный фактор стоимости (компоненты изоляции недешевы), а иногда потому, что неопытные инженеры склонны думать, что она ограничивает скорость связи, поскольку оптопары относительно медленные.ΜArt решает эту проблему, полагаясь на магнитную связь вместо оптопар, которая обеспечивает те же преимущества без ограничения скорости. Однако реального способа обойти рост стоимости нет, но μArt никогда не задумывался как самый дешевый — он должен был быть лучшим и самым надежным.

Типы, различия и их применение

Метод изоляции используется при разработке электронного продукта, в котором используются большие рабочие напряжения и сигналы, чтобы один сигнал не мешал другому.Изоляция играет ключевую роль в обеспечении безопасности, так как позволяет избежать неисправностей, связанных с выпускаемой в промышленности продукцией. Обычно изоляция также известна как гальваническая изоляция. Как следует из названия, гальваника означает поток тока, генерируемый каким-то химическим действием, а когда мы изолируем ток путем размыкания контакта проводника, это известно как гальваническая изоляция.

Что такое гальваническая развязка?

Определение: Гальваническая развязка используется для разделения входных и выходных источников питания устройства, чтобы обеспечить прохождение тока через поле или через электрические соединения.Это позволяет передавать мощность между двумя цепями, которые не должны быть связаны. Основная причина создания изоляции — это защита от сбоев в продуктах промышленного уровня и когда требуется проводная связь между двумя устройствами, однако каждое устройство контролирует свою мощность.


Гальваническая развязка

Используется в электронном оборудовании для беспрепятственного устранения искажений. В этом методе окончательное замыкание на землю может быть обнаружено и устранено до того, как оно приблизится к неисправности системы. Такая изоляция может снизить риски безопасности при работе с системами.

Как работает гальваническая развязка?

Гальваническая развязка разделяет две электрические цепи, в которых нет потока электронов. Эта изоляция может выполнять физическое разделение между вводом и выводом. Добавив эту изоляцию между двумя системами, он может устранить все проблемы, связанные с перенапряжениями и заземлением. Прежде чем добавить изоляцию, две системы будут разделять две земли из-за угрозы протекания тока между ними, однако из этого у нас есть две полностью замкнутые системы заземления, исключающие протекание тока между ними.Эта изоляция разбивает полосу земли с помощью воздушных зазоров, оптических устройств или трансформаторов. Эта изоляция позволяет передавать данные между двумя системами, но не через электрический ток.

Типы гальванической развязки

Существуют различные типы методов изоляции, и выбор правильной техники в основном зависит от типа изоляции, выдерживаемой способности, потребностей приложения и фактора стоимости.

Методы изоляции сигнала

Методы изоляции сигнала включают оптоизоляторы и датчик Холла

Оптоизоляторы

Оптоизолятор используется всякий раз, когда сигнал является обязательным для прохождения между двумя потенциалами земли. Это светочувствительный транзистор. чтобы активировать, как только его внутренний светодиод активирован.Свет, излучаемый этим диодом, является сигнальной полосой и не нарушает изоляционную стену между потенциалами земли.

Датчик эффекта Холла

Датчики эффекта Холла позволяют индуктору передавать информацию через небольшой промежуток магнитным способом. В отличие от оптоизоляторов, они не включают источник света с фиксированным сроком службы и по сравнению с подходом на основе трансформатора, они не нуждаются в балансировке постоянного тока.

Методы силовой развязки

Методы силовой развязки включают трансформатор и конденсаторы

Трансформатор

Гальваническая развязка в трансформаторе — наиболее часто используемый тип изоляции. Трансформаторы применяются в огромных количествах, в которых наиболее часто используются трансформаторы для повышения и понижения напряжения. В трансформаторе нет никаких соединений между двумя обмотками, а именно первичной и вторичной, однако он может понижать напряжение от высокого до низкого переменного напряжения без потери гальванической развязки.

Конденсаторы

Основная функция конденсатора — пропускать переменный ток и блокировать постоянный ток. Эти компоненты подключают сигналы переменного тока с разными напряжениями между двумя цепями.В зависимости от условий он может быть поврежден из-за короткого замыкания. Основная цель создания этой изоляции — предотвратить отказ от источника тока.

Гальваническая развязка в ИБП

Некоторые источники бесперебойного питания предлагают гальваническую развязку, но большинство сетевых устройств не обеспечивают такой изоляции. Например, Unison, Exide — это онлайн-модели, поэтому они не предлагают эту изоляцию, тогда как последовательность включения в режиме ожидания от Oneac предлагает эту изоляцию. Итак, изоляция — это не разновидность функции ИБП, а вполне характеристика, которую можно придать любому ИБП.

Гальваническая развязка по сравнению с электрической изоляцией

Разница между гальванической изоляцией и гальванической развязкой заключается в следующем.

Гальваническая развязка

Электрическая изоляция

Этот тип изоляции разделяет две электрические цепи для устранения паразитных токов Электроизоляция
является методом борьбы с коррозией Это используется везде, где две другие цепи должны соединиться, однако их клеммы заземления могут иметь разные потенциалы. Эта изоляция предотвращает прохождение опасных напряжений при возникновении неисправности, в противном случае компонент выходит из строя и останавливает повреждение.
Используется в генераторах энергии, контроллерах двигателей, системах распределения, измерительных системах, логических устройствах ввода-вывода и т. Д. Используется в сварочных аппаратах, поскольку существует возможность получения электрошока от прикосновения к проводу или горячему компоненту внутри сварщика.

Применения

Применения гальванической развязки включают следующее.

  • Гальваническая развязка — чрезвычайно важный параметр, и область ее применения огромна.Он используется в промышленности, производстве товаров народного потребления, медицине и в сфере связи.
  • В электронной промышленности этот вид изоляции используется для генераторов электроэнергии, измерительных систем, систем распределения, логических устройств ввода / вывода и контроллеров двигателей.
  • В области медицины это один из основных приоритетов, используемых в медицинском оборудовании, которое может быть подключено напрямую через тела пациентов, например, дефибрилляторы, эндоскопы, ЭКГ и различные типы устройств визуализации.
  • Они используются в системах связи на уровне потребителя. Примерами являются маршрутизаторы, Ethernet, коммутаторы и многое другое. Стандартные потребительские товары, такие как SMPS, зарядные устройства, материнские платы компьютеров, являются наиболее часто используемыми устройствами с гальванической развязкой.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое изоляция?

Изоляция используется для предотвращения повреждения электрической цепи, когда она находится в неисправном состоянии.

2). Какие бывают виды гальванической развязки?

Это сигнал, уровень мощности и конденсаторы как изолятор

3).Какова функция изоляции сигнала?

Он используется, когда две разные по природе схемы взаимодействуют друг с другом с помощью какого-либо сигнала.

4). Какова функция изоляции уровня мощности?

Эти типы изоляции необходимы для отделения маломощных устройств от мощных громких линий.

5). Каковы практические примеры гальванической развязки?

Это IC MAX14852 или MAX14854

Таким образом, это все об обзоре гальванической развязки, типов и их приложений.

Станьте первым комментатором

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *