電子電氣設備的電路隔離技術

2.1.2 直流供電系統的隔離

當控制裝置和電子電氣設備的內部子系統之間需要相互隔離時，它們各自的直流供電電源間也應該相互隔離，其隔離方式如下：第一種是在交流側使用隔離變壓器，如圖2（a）所示；第二種是使用直流電壓隔離器（即DC/DC變換器），如圖2（b）所示。

(a)交 流 側 隔 離 (b)直 流 隔 離

圖2 直 流 電 源 系 統 的 隔 離

2.2 模擬信號測量系統的隔離

對于具有直流分量和共模噪聲干擾比較嚴重的場合，在模擬信號的測量中必須采取措施，使輸入與輸出完全隔離，彼此絕緣，消除噪聲的耦合。隔離對系統有如下好處：

——防止模擬系統干擾，尤其是電力系統的接地干擾進入邏輯系統，導致邏輯系統的工作紊亂；

——在精密測量系統中，防止數字系統的脈沖波動干擾進入模擬系統，尤其是前置放大部分，因為前置放大部分的信號非常微弱，較小的騷擾波動信號就會把有用信號淹沒。

2.2.1 高電壓、大電流信號的隔離

高電壓、大電流信號采用互感器隔離，其抑制噪聲的原理與隔離變壓器類似，這里不再贅述。互感器隔離的應用如圖3（a）所示。

(a)互 感 器 隔 離 電 路 (b)線 性 隔 離 放 大 器

圖3 模 擬 信 號 輸 入 隔 離 系 統

2.2.2 微電壓、微電流信號的隔離

微電壓、微電流模擬信號的隔離系統相對來說比較復雜，既要考慮其精度，頻帶寬度的因素，又要考慮其價格因素。一般情況下，對于較小量的共模噪聲，采用差動放大器或儀表放大器就能夠取得良好的效果，但對于具有較大量的共模噪聲，且測量精度要求比較高的場合，應該選擇高精度線性隔離放大器，如BB公司的ISO106，其主要參數如下：

——交流耐壓35kV/1min，60Hz；

——直流耐壓495kV；

——沖擊耐壓8kVPK/10s；

——非線性誤差0.007％；

——隔離噪聲抑制比交流130dB，直流160dB。

ISO106的優秀參數，使其大量地應用于精密測量系統中，線性隔離放大器的應用如圖3（b）所示。

2.3 模擬信號控制系統的隔離

如前所述，模擬信號控制系統的隔離與模擬信號測量系統的隔離類似，即交流信號一般采用變壓器隔離，直流信號一般采用直流電壓隔離器或線性隔離器隔離。

3 數字電路的隔離

與模擬系統類似，一套控制裝置，或者一臺電子電氣設備，通常所包含的數字系統有：數字信號輸入系統，數字信號輸出系統。數字量輸入系統主要采用脈沖變壓器隔離，光電耦合器隔離；而數字量輸出系統主要采用光電耦合器隔離，繼電器隔離，個別情況也可采用高頻變壓器隔離。

3.1 光電耦合器隔離

這種隔離方法是用光電耦合器把輸入信號與內部電路隔離開來，或者是把內部輸出信號與外部電路隔離開來，如圖4（a）、（b）所示。

(a)外 部 輸 入 與 內 部 電 路 的 隔 離
(b)控 制 輸 出 與 外 部 電 路 的 隔 離