Όσο το κύκλωμα τροφοδοσίας ενέργειας έχει τη δυνατότητα να αλληλεπιδρά με άλλα κυκλώματα, υλικό, υποδομή ή χρήστες, μπορεί να προκύψουν καταστροφικές καταστάσεις υπερτάσης.Η φυσική ή ηλεκτρονική απομόνωση (συνήθως αναφέρεται ως ηλεκτρική απομόνωση) μεταξύ των σημείων αλληλεπίδρασης ρεύματος και δυνητικού είναι ζωτικής σημασίας για την ασφάλεια και τη συνεχή λειτουργία των κυκλωμάτωνΗ απομόνωση μπορεί επίσης να μειώσει τον περιττό θόρυβο στο σήμα εξόδου.
Οι απαιτήσεις απομόνωσης είναι πολύ κοινές σε ρομπότ, εξοπλισμό δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης, εξοπλισμό εργοστασίου εργοστασίου, εφαρμογές αυτοκινήτων και καταναλωτικά προϊόντα.πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η ιδιαιτερότητα της αίτησης, όπως η μεταβλητή τάση εισόδου, η χρήση ισχύος μπαταρίας ή η ανάγκη για συμπαγή συσκευασία.
Για την επιλογή των σωστών συστατικών απομόνωσης, οι σχεδιαστές πρέπει να κατανοήσουν τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα και τη σύνθεση των διαφόρων δομών απομόνωσης.μπορούν να υιοθετήσουν την πιο αποτελεσματική, αξιόπιστοι και εξοικονόμηση χώρου απομονωτές σε ηλεκτρονικό σχεδιασμό.
Γνωρίστε τον απομονωτή.
Η ηλεκτρική απομόνωση μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους, αλλά όλοι έχουν μια κοινή βασική αρχή: η εισροή υψηλής τάσης στην πρωτογενή πλευρά απομονώνεται από τη χαμηλή τάση,χαμηλό ρεύμα δευτερογενής πλευρά μέσω ορισμένων φυσικών φραγμώνΟι λεπτομέρειες του απομονωτικού φραγμού και η μέθοδος μετάδοσης ισχύος, σημάτων ή και των δύο μέσω του απομονωτικού φραγμού εξαρτώνται από τον τύπο του απομονωτή.
Ο οπτικοσύνδεσμος χρησιμοποιεί LEDs για να μετατρέψει το σήμα στην πρωτογενή πλευρά από ηλεκτρικούς παλμούς σε φωτόνια.ή φωτοηλεκτρικά τρανζίστορα που λαμβάνουν φωτόνια και τα μετατρέπουν σε ηλεκτρικά σήματαΕκτός από τη φυσική απομόνωση των πρωτογενών και δευτερογενών κυκλωμάτων, οι οπτικοσύνδεσμοι μπορούν επίσης να εξαλείψουν αυτόματα τον περιττό θόρυβο στο σήμα εξόδου και να αποτρέψουν τους βρόχους γείωσης.
Σε ένα μαγνητικό ζευγάρι, η τάση στην πρωταρχική επικάλυψη του μετασχηματιστή δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο.Μεταδίδοντας έτσι ηλεκτρικά σήματα διατηρώντας την ηλεκτρική απομόνωσηΟι μετασχηματιστές μπορούν να έχουν δύο ανεξάρτητους τύπους τυλιγμού σε έναν ενιαίο σιδερένιο πυρήνα, ή μπορούν να είναι δύο επαγωγείς, ο καθένας με ένα τύπου τυλιγμού γύρω από τον δικό του σιδερένιο πυρήνα, που διαχωρίζεται από μονωτικό υλικό.Ο λόγος για τον οποίο οι σχεδιαστές επιλέγουν μαγνητική ζεύξη είναι επειδή έχει ικανότητα υψηλής τάσης, σχετικά γρήγορος χρόνος απόκρισης και ικανότητα φιλτραρίσματος του θορύβου του σήματος.και η παραγωγή ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη.
Ο χωρητικός σύνδεσμος χρησιμοποιεί έναν πυκνωτή που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια που διαχωρίζονται από ένα διηλεκτρικό υλικό.Αυτό δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο και προκαλεί μια τάση στο δευτερεύον ηλεκτρόδιοΟι χωρητικοί σύνδεσμοι είναι γνωστοί για το μικρό τους μέγεθος, τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και την ταχεία ανταπόκριση σε αλλαγές εισόδου.καθιστώντας τους βολικούς και αποτελεσματικούς για τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων μέσω θύρων απομόνωσηςΟι σχεδιαστές πρέπει να λαμβάνουν μέτρα για την προστασία των χωρητικών ζεύξεων από τις επιπτώσεις της τάσης εισόδου, της υγρασίας του περιβάλλοντος και της διατροφικής βλάβης που υπερβαίνουν τις δυνατότητές τους.
Χρησιμοποιήστε ψηφιακούς απομονωτές
Οποιοσδήποτε από τους παραπάνω τύπους απομονωτών μπορεί να ενσωματωθεί σε σύστημα ψηφιακού απομονωτή σε ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC).Αυτές οι τοπολογικές δομές μπορούν να ενσωματωθούν περαιτέρω με μονάδες ισχύος ή στοιχεία μετάδοσης σήματος για να σχηματίσουν ένα πλήρες σύστημα ψηφιακής απομόνωσης σε ένα μόνο τσιπΟι κοινές δομές τοπολογίας των ψηφιακών συστημάτων απομόνωσης περιλαμβάνουν flyback, half bridge και push-pull.
Η πηγή τροφοδοσίας flyback υιοθετεί μια μαγνητική μορφή απομόνωσης, η οποία συνδυάζει έναν επαγωγό σάντ με έναν μετατροπέα buck boost για να κατασκευάσει έναν μετασχηματιστή,με αποτέλεσμα την αύξηση ή τη μείωση της τάσης της εισόδου συνεχούς ρεύματος (DC) ώστε να ταιριάζει με την απαιτούμενη έξοδο. Η ανατροφοδότηση του μετατροπέα προώθησης του μπουκ παρέχεται από μια τριστάσια περιστροφή επαγωγού ή οπτικοσύνδεσμο. Συνιστάται η χρήση πηγών τροφοδοσίας flyback σε εφαρμογές χαμηλής ισχύος,Αλλά οι σχεδιαστές πρέπει να γνωρίζουν ότι μπορεί να δημιουργηθεί περιττό EMI.
Ο σχεδιασμός της μισής γέφυρας (H-bridge) περιλαμβάνει γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων H-bridge, ένα κύκλωμα συντονισμού που αποτελείται από δύο επαγωγούς και έναν πυκνωτή (LLC),και δύο διορθωτές που μπορούν να παρέχουν την απαιτούμενη τάση εξόδου συνεχούς ρεύματοςΣε σύγκριση με ορισμένα σχέδια, οι ευθυγραμμιστές μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη ισχύ εξόδου και συνιστάται να χρησιμοποιείται σχεδιασμός απομόνωσης H-bridge για εφαρμογές μεσαίας ισχύος.
Η απομονωμένη τροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας push-pull χρησιμοποιεί δύο μετασχηματιστές για μαγνητική ζεύξη.Οι δύο διόδους διόρθωσης πλήρους γέφυρας στη δευτερεύουσα πλευρά μπορούν να προβλέψουν τις αλλαγές τάσης και να τις ρυθμίσουν σε συμμετρικές εξόδους.
Για να βελτιωθεί ο έλεγχος, οι σχεδιαστές μπορούν να επιλέξουν να προσθέσουν οδηγούς μετασχηματιστή στην συσκευή σπρώξιμο-έλξης.και λογικός ελεγκτής για τον συντονισμό του ανοίγματος και του κλείσματος των διακόπτες σε λειτουργία BBMΗ λειτουργία αυτή μπορεί να παράγει ένα σχετικά σταθερό σήμα εξόδου προστατεύοντας ταυτόχρονα τα εσωτερικά και τα κατωτέρω στοιχεία από ζημιές που προκαλούνται από τη σύνδεση δύο διακόπτες ταυτόχρονα.
Τα συστήματα με οδηγούς μετασχηματιστών μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν γραμμικούς ρυθμιστές χαμηλής πτώσης (LDO) για τον έλεγχο της εξόδου, αντικαθιστώντας τις διόδους ευθυγραμμιστή ή βελτιώνοντας τη λειτουργικότητά τους.Η διαφορά τάσης είναι η ελάχιστη διαφορά μεταξύ της τάσης εισόδου και της τάσης εξόδουΣτην περίπτωση LDO, η διαφορά αυτή είναι εξαιρετικά μικρή, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη λειτουργία σε ευρύ φάσμα τάσης εισόδου.