電子電氣設備的電路隔離技術及運用實踐推薦

范賢達 黃 琛

(國電南瑞科技股份有限公司配農電分公司,江蘇 南京210000)

1 概述

對于電氣設備發展而言，全面實現了電路隔離技術的運用，有效的解決了傳統電路運行受到干擾的影響，無論電子電氣設備以哪種形態運行，都必須充分展現電路隔離技術的能力，實現干擾電路的快速阻斷，從而有效阻隔噪聲干擾，推動我國電路隔離技術水平的長遠發展。此外，通過電路隔離技術的應用，展現出了良好的電氣元件自身優越的性能，發揮出電子電氣設備的優勢，滿足實際生產需求，同時也推動了我國電氣技術的發展。

2 供電系統中的電路隔離技術

2.1 交流供電隔離技術

在供電系統中，電路隔離技術也發揮著重要作用，通過交流供電隔離技術的性能優勢，能夠提高交流電網的完整運行，提高其抗干擾能力，避免受到雷擊、高頻電流以及諧波的干擾。通過電路隔離技術的合理運用，能夠將交流電網運行時出現的噪聲進行快速隔離，從而發揮出良好的電路隔離效果。隔離變壓器在阻隔噪音工作中發揮著重要作用，由于隔離變壓器有繞組和變壓器的主要元件構成，可以有效切斷正常運行中出現的高頻噪音，同時，還會在電容感應的二次側變壓器傳輸過程中出現差模噪聲，從而產生電路阻隔效果，保障電子電氣設備的穩定運行。交流電網內部也具有大量諧波，這些由高頻引起的噪音也會對電子設備造成一定的額影響，必須采取有效的意志措施，設置交流電源防干擾變壓器，才能更好的抑制電源噪聲的出現。

2.2 直流供電隔離技術

除了在交流電網中發揮重要的作用以外，電路隔離技術在直流供電系統中也能夠表現出良好的噪音隔離效果。當直流電網供電運行時，一般會采用穩定性偏強的電路隔離技術，這樣可以在控制電子電氣設備電路隔離過程中，充分發揮出隔離變壓器的隔離作用，并且可以適當的選擇安裝留壓隔離器，提高隔離功能，降低干擾因素。當控制裝置和電子電氣設備的子系統需要進行隔離開展時，一般會選擇兩種隔離方式，分別為使用交流側隔離變壓器進行隔離以及使用模擬電路隔離技術，實現良好的互相隔離效果。

3 電路隔離技術在數字電路中的運用

3.1 電路隔離技術在脈沖變壓器中的作用

目前，在我國電子電器設備的應用中，電路隔離技術表現出良好的應用效果，通過電路隔離技術在脈沖變壓器中的應用能夠明顯的表現出隔離優勢，主要是由于脈沖變壓器作為先進的隔離設備，融入電路隔離技術能夠很大程度的體現出創新技術的優勢。在進行脈沖變壓器的信號輸入時，便無法直接對直流分量起到隔離效果，而需要結合實際情況設置波頻率，才能發揮出干擾隔離作用。一般來說，必須保證波頻率在1000Hz～1MHz范圍內，由此可見，這種現象經常出現在微電子系統內部，但只有當頻率超過10MHz才能更好的發揮出隔離作用，因此，電路隔離技術在脈沖變壓器中能夠表現出良好的隔離作用。

3.2 電路隔離技術在光電耦合器中的作用

對于數字電路的應用中，隔離技術一般采取光電耦合器來實現，這種隔離技術方式能夠在電路與信號輸入之間產生阻隔功能來達到隔離效果。利用光電耦合器可以降低遠程數據信號傳輸造成的干擾因素，并且這項隔離技術已經初具成熟。此外，電路隔離技術無論是光電耦合器還是大功率耦合器都能夠表現出良好的隔離作用。

3.3 電路隔離技術在繼電器中的作用

在數字電路中，繼電器也是重要的阻隔期間，為了確保繼電器能夠達到良好的阻隔效果，提高阻隔直流信號以及交流信號的能力，從而降低高壓側受到的噪聲干擾，必須在實際繼電器阻隔技術的應用中，通過對數字輸出元件進行深入分析，并將繼電器元件置入其中，保障具備優秀的隔離效果。在此過程中，還要確保可以與交流電進行隔離，保證電子電氣設備的運行質量。在電路隔離技術的應中，繼電器元件應用十分廣泛，并且這種技術成本較低，具有良好的相加比，對電子電氣設備的電路隔離技術具有重要的應用前景。

4 電路隔離技術在模擬信號測量系統中的應用

在電子電氣設備的運作中，模擬信號測量系統也經常會受到噪聲干擾，影響設備的穩定運行，干擾模擬信號測量系統的噪聲包括共模噪聲和自留分量等，對模擬信號測量系統造成巨大的影響。為此，在電子電氣設備中，對模擬信號測量系統的精密度要求比較高，必須加強電路隔離技術的效果，有效的阻隔噪聲干擾，才能夠提高模擬信號測量系統中脈沖信號的傳輸質量，特別是在前置放大電路運行中，更應該發揮出電路隔離技術的作用，保障模擬信號測量系統的可靠性與安全性。

4.1 高電壓、大電流信號隔離技術

結合對模擬信號測量系統運行原理的分析,模擬信號測量系統在運行時需要依靠互感隔離器技術來實現降噪或者隔離干擾效果,而互感隔離器的運行原理和方式與隔離變壓器運行時基本相同,但是在高電壓和較大電流的信號中,電路中隔離技術的運行原理已經變得非常復雜,必須要借助于電流或者是電壓的互感器來實現電路中的隔離效果,促進模擬信號檢測系統的數據傳輸和質量,提高電子和電氣設備穩定運行。

4.2 微電壓、微電流信號隔離技術

現階段，我們分析模擬信號系統運行來看，其中微電壓以及微電流的信號形成具有復雜的特點，因此，在進行微電壓與微電流信號的電路隔離時，必須要考慮到實際精度的要求問題，尤其是價格因素，一般在共模噪聲的環境下干擾較小，可以借助差動一起進行干擾阻隔，由于共模噪音的處理難度較大，因此必須充分考慮隔離放大器的精度問題，這樣才能更好的實現干擾阻隔效果。充分發揮出電路信號隔離效果，促進電壓的可靠運行。例如AD210模擬隔離放大器，其就應用了模擬電路隔離技術。下圖為AD210的結構框圖：3端口，寬頻帶隔離放大器，頻率20Hz、隔離電壓2500V、輸出阻抗低可提供±15V電源（5mA）。

圖1 AD210的結構框圖

表1 IS0106高精度線性隔離放大器參數

5 數字電路和模擬電路之間的電路隔離技術應用

一般情況下，數字電路和模擬電路都會通過模數轉換器（A/D）與數模轉換器（D/A）的組合應用來實現轉換效果，但是在數字電路和模擬電路的轉換過程中，也會受到各類噪聲的干擾，為此，也要采取有效的信號隔離技術，例如HCPL-4100。HCPL-4100為20mA電流環數字隔離傳輸時的專用發送器，在20k波特的通信速率下，可以可靠傳送400米距離，隔離電壓可達3750V（有效值）一分鐘。

圖2 HCPL-316J原理和邏輯功能圖

6 結論

綜上所述，隨著我國電子電氣設備的廣泛應用，電路隔離技術在其中發揮著重要作用，但是在我國大力發展下，電路隔離技術也多種多樣，為了能夠達到良好的干擾隔離效果，必須充分考慮電氣設備運行的實際情況，合理的選擇電路隔離技術，提高電力設備的可靠運行，降低信號受到的干擾，促進我國電力行業的可靠發展。