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标题: 电磁兼容设计中的隔离技术 [打印本页]

作者: 电磁兼容工作室 时间: 2014-5-20 14:13
标题: 电磁兼容设计中的隔离技术
1. 电气隔离的必要性
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，从而达到抑制干扰保护电路不受危险电压和电路危害的效果，使电子电气设备符合电磁兼容性的要求同时提升设备的可靠性。
2. 需要电气隔离的场合
采用隔离技术的场合主要有两种：一种是在有可能存在损坏设备或危害人员的应用中进行电气隔离，如医疗上的应用、电机控制、总线隔离等方面。第二种情况是：必须避免存在不同电位和分裂的接地回路的互联。
3. 电气隔离的类型
根据隔离的信号类型不同，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 转换器隔离法等多种
4. 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。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（NOISE CUTOUTT RANSFORMER，简称N C T），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。
5. 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DC/DC 隔离变换器。
6. 光电隔离
光电隔离器（optoelectronic isolator，英文缩写为OC）亦称光电耦合器、光耦合器，简称光耦。光耦合技术是在透明绝缘隔离层（例如空气间隙）上的光传输，完成了电一光电的转换，从而起到输入、输出隔离的作用。是应用最为广泛的隔离方式。

光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

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