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电流隔离:目的和方法

2016年1月12日经过迈克尔股票

电流隔离是隔离电气系统功能部分以防止电流的方法。浅析创造电流隔离的不同方法。

介绍

通常只是被称为隔离的电流隔离是所用的惯例,其中电气系统的各个部件可以具有不同的地电位。创造隔离的两个最常见的原因是从工业级产品中的故障条件的安全性,并且需要设备之间的有线通信,但每个设备都调节其自己的电源。

电力隔离方法

变形金刚

最常见的孤立形式是使用变压器。当设计需要隔离的功率调节电路时,设计的隔离部分与需要升高/踩下电压轨的需要耦合,并且不识别为系统的各个部分。如果需要隔离整个电气系统(例如:许多汽车验证测试需要从AC电源隔离电源)1:1变压器可以与系统串联放置以创建所需的隔离。

图1:SMD变压器的各种各样

电容器

创造隔离的常见方法是使用串联电容器。由于AC信号通过电容器的允许性,这可以是从AC电源隔离电气系统的部分的有效方法。这种方法比变压器方法更稳健,因为变压器的故障模式是一个打开的,而电容器的故障模式之一是短的。从AC电源产生电流隔离的目的之一是,如果发生故障,用户可以从功能无限的电流源安全。

图2:用于创建隔离的电容器示例

信号隔离方法

光隔离器

当需要信号在2个地电位之间通过时,光隔离器是一种流行的解决方案。光隔离器是当其内部LED通电时的光响应晶体管。从内部LED发出的光是信号路径,因此不会违反地电位之间的隔离屏障。

图3:典型光隔离器的示意图

霍尔效应传感器

具有单独地电位的电气系统之间传递信息的另一种方法是使用霍尔效应传感器。霍尔效应传感器无侵入地检测电感,不需要直接接触所讨论的信号,并且不会违反隔离屏障。在不同地电位上传递电感信息的最常见用途是电流传感探针。

图4:用于通过导体测量电流的电流探头

结论

电流隔离是电气系统/子系统的分离,通过直流电流可以流动并且可能具有不同的地电位。隔离可分为主要类别:电源和信号。有几种方法可以实现隔离,具体取决于设计要求,一些方法可能优先对他人优先。

实例:

图5:基于TPS23753PW控制器的以太网设计的电源示意图

在上面的电路中,实现了多个变压器和光隔离器以创建用于通过以太网PD(供电设备)设备的电源的开关电源。连接器J2具有内部磁性,可从PoE源隔离整个系统。T1和U2从调节的3.3V输出(红线右侧)隔离开关电源(红线的左侧)。