电子电气电路的隔离技术浅探

电子电气电路的隔离技术浅探

李涛

兰州铁路技师学院 甘肃省兰州市 730050

摘要：在电子电气设备中，控制电路属于微电子电路，具有电压低、电流小等特点，然而电子电气设备必须要与高电压、大电流相互接触才能正常运作。在这样的情况下，就必须采用隔离技术，避免微电子电路受到影响发生故障。本文将结合实际情况，对电子电气电路的隔离技术进行详细分析，以期为今后开展的相关工作提供借鉴与参考。

关键词：电子；电气；电路；隔离技术；

就目前发展的情况来看，电路隔离技术已经发展出了较多种类，能够起到较好的隔离效果。考虑到各个电子电气设备本身存在较大的差异性，在选择电路隔离技术时，还应充分考虑到设备的实际情况，选择最为符合设备实际需求的隔离技术，保证隔离效果。因此，联系实际分析电子电气电路的隔离技术是十分必要的。

1. 电路隔离的重要作用

电路隔离主要是指，系统隔离与信号隔离两项内容，其中系统隔离主要是利用光，从电气特性角度出发，将两个电子系统相互隔离，信号隔离则是充分利用了光电转换的特点，使不同信号之间能够以不相互影响的状态完成工作，实现信号隔离，避免对电子电气设备的整体运行情况造成影响。从目的上来看，电路隔离主要就是要切断元器件之间的噪声干扰，确保电路本身具备较好的抑制噪声干扰能力，提高电子电气设备电磁兼容性，进而保证设备自身的运转性能，减少损耗的同时，保证设备运转安全性^[1]。若是电子电气设备的电路隔离效果较差，则设备应用很有可能会受到噪声、电磁、信号等干扰，出现运转不畅、运行错误等情况，带来较为严重的损失。由此可见，电子电气电路隔离是十分必要的，对于设备正常运转有着直接影响。

2. 电子电气电路的隔离技术分析

基于上述分析，可以了解到电路隔离技术的应用，是保障电子电气设备正常运转的重要前提，必须引起相应重视。就目前电子电气电路隔离技术的实际情况来看，大致可以分为以下几种：

1. 脉冲变压器隔离

脉冲变压器是脉冲信号隔离的重要元件之一，具有匝数少的特点，一次绕组、二次绕组分别在铁氧体磁芯的两侧，分布电容特较小，是其主要优势。在微电子控制系统中，脉冲变压器能够做到输入输出脉冲信号传递，且直流分量并不会被同时传递，也正是在这一重要性能的作用下，脉冲变压器才得到广泛应用。通常情况下，利用脉冲变压器进行的信号传递，频率集中在1kHz~1MHz这一区间范围，而较为新型的高频脉冲变压器，最高可达到10MHz，整体的隔离效果有所提升^[2]。可根据实际情况，进行选择应用，为电子电气设备的安全运行提供充足保障。

2. 光电耦合器隔离

这种隔离技术主要是利用了光电耦合器，对输入信号、内部信号进行有效隔离，或者是将内部输出信号与外部电路之间进行相互隔离，防止相互影响、相互干扰。目前，市场上较为常见的光电耦合期间隔离电压，都在2.5kV以上，只有一小部分的光电耦合器达到8kV以上，光电耦合器的类型也多种多样，如高速高频、高电压大电流等，都是较为常见的类型^[3]。根据现下电子电气设备中电路隔离的需求情况来看，常见的光电耦合器有4N25，隔离电压在5.3kV，6N137，隔离电压在3kV，频率则是可以达到10MHz以上，有着较为良好的适用性。

3. 供电系统隔离

供电系统隔离较为复杂，主要有两种隔离形式：第一，交流供电系统隔离，在交流电网中，存在较多的谐波、高频干扰等噪声，这些噪声的存在，会使正常的信号传输受到干扰，而一旦受到干扰，信号传输的精确性、质量等就会受到影响，也就意味着电子电气设备运行可能出现故障问题。因此必须要采取有效措施，一直交流电源产生的各项干扰源，实现有效隔离，保证信号传输更为顺畅。对于普通变压器而言，很难完全起到抗干扰的作用，若是想要较好解决这一方面的有关问题，还需要在绕组之间增加屏蔽层，而后借由普通变压器的运作规律，来达到一直噪声的目的，通过这种方式消除可能产生的干扰问题，保证信号能够正常传输。第二，直流供电系统隔离，电子电气设备内部子系统与控制装置之间也需要进行隔离，这时主要采用的隔离技术就是直流供电系统隔离技术，可在交流侧增加隔离变压器，也可以加入直流电压器达到隔离目的^[4]。

4. 模拟信号测量系统隔离

这种隔离技术，主要应用于直流分量、共模噪声干扰较为严重的电子电气设备中，在测量模拟信号时，应采取有效措施将输入、输出进行完全隔离、绝缘，以达到消除噪音耦合的目的，通过这种方式，提高系统运行有效性。一方面，这种隔离技术的应用，可较好防止巡逻系统出现工作紊乱情况，避免受到模拟信号的干扰，如电力接地干扰，进而直接进入到系统内部，保证电子电气设备能够正常运行。另一方面，可防止有用信号被淹没，一切精密测量系统，都需要防止数字系统的脉冲波动干扰进入模拟系统，在放大前的信号，其本身都十分微弱，较小的骚扰波动信号，就可以将这些有用信号淹没，利用隔离技术，能够在信号之间形成良好的隔离层，使之能够安全进入到模拟系统，较好维护设备运行稳定性。

5. 模拟电路与数字电路的隔离技术

这一隔离本身具有一定的特殊性，可采用数/模转换装置来达到隔离目的，若是有着较高要求的电路，除了必备的转换器以外，还应该在两端添加模拟装置、数字装置、隔离装置元件等^[5]。通常情况下，为了较好减少高频干扰情况发生，模拟地与数字地应分开布线，光电耦合器应当处于A/D转换器与数字电路之间，规避数字电路产生的高频干扰情况，对于高精度测量场合，应当将信号接收与模拟处理分别隔离，在前置处理级与模数转换器之间加入线性隔离放大器，将信号地与模拟地隔离开来，同时利用光电耦合器来隔离转换器与数字电路，使彼此双方都能有效运行。

结束语：

综上所述，随着我国电子、科技技术的快速发展，隔离技术已经被广泛应用于电子电气电路中，有助于减少损耗、提高电气设备使用安全性。常见的隔离技术有脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离、供电系统隔离、模拟信号测量系统隔离几种，生产厂家应当根据电子电气设备的内部噪声、外部干扰环境、模拟电路与数字电路的隔离技术等进行全面分析，从中选择最合适的隔离技术，最大程度上满足电磁兼容性要求，提高设备安全性能。

参考文献：

[1] 钱旭. 电子电气电路的隔离技术[J]. 通信电源技术,2020,37(22):246-248.

[2] 张锐英. 电子电气设备的电路隔离技术探究[J]. 科技风,2020(19):81.

[3] 白荣. 探讨电子电气设备的电路隔离技术及应用实践[J]. 数字技术与应用,2020,38(5):105-106.

[4] 宋妮. 基于电子电气设备的电路隔离技术及运用实践分析[J]. 信息记录材料,2020,21(5):88-89.

[5] 武国利. 电子电气设备的电路隔离技术研究[J]. 电声技术,2019,43(7):46-48.