电子电气设备的电路隔离技术

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，如图2（a）所示；第二种是使用直流电压隔离器（即DC/DC变换器），如图2（b）所示。

(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。互感器隔离的应用如图3（a）所示。

(a)互 感 器 隔 离 电 路 (b)线 性 隔 离 放 大 器

图3 模 拟 信 号 输 入 隔 离 系 统

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35kV/1min，60Hz；

——直流耐压495kV；

——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。

ISO106的优秀参数，使其大量地应用于精密测量系统中，线性隔离放大器的应用如图3（b）所示。

2.3 模拟信号控制系统的隔离

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

3 数字电路的隔离

与模拟系统类似，一套控制装置，或者一台电子电气设备，通常所包含的数字系统有：数字信号输入系统，数字信号输出系统。数字量输入系统主要采用脉冲变压器隔离，光电耦合器隔离；而数字量输出系统主要采用光电耦合器隔离，继电器隔离，个别情况也可采用高频变压器隔离。

3.1 光电耦合器隔离

这种隔离方法是用光电耦合器把输入信号与内部电路隔离开来，或者是把内部输出信号与外部电路隔离开来，如图4（a）、（b）所示。

(a)外 部 输 入 与 内 部 电 路 的 隔 离
(b)控 制 输 出 与 外 部 电 路 的 隔 离