电气隔离的四种隔离方式

电气隔离的四种隔离方式

在现代电子设计中，电气隔离是一项至关重要的技术，用于保护用户免受危险电流的伤害。本文将详细介绍四种主要的电气隔离方式：磁性隔离、容性隔离、光隔离和数字隔离器，帮助读者全面了解这一领域的专业知识。

为什么要关注危险电流？

下图展示了人体接触不同大小的电流后会产生的恶劣影响，可以看出，当侵入人体的电流越来越大时，人的身体将出现不同的表现，包括从视觉、无法摆脱通电导线、疼痛等越来越恶劣的影响。在某些医疗系统中，80μA的电流也是能对病人造成伤害的，可接受的安全电流限值仅为10μA。

为了减小用户受到危险电流伤害的可能性，我们常在电路设计中采用隔离器件进行电气隔离。以下是四种主要的隔离方式：

磁性隔离

磁隔离是一种运用时间最久的电气隔离方法，通过体型巨大的磁场线圈耦合电压信号，我们现在常见的隔离电源就是采用磁性隔离的隔离方式，它的缺点是隔离器体积很大，占用空间就很大，而且仅适用于电流电源，一般用于高功率的交流输出使用。

电容隔离-容性耦合

还有一种电气隔离方式是电容隔离也就是容性耦合，它的优点是开关速度很快，并且可以将隔离器的尺寸组的很小，但是这种隔离方式的带载能力很弱，能量耦合效率很低，所以一般仅用于隔离数百伏的电压。

光隔离

光隔离是现在最常用的一种电气隔离方法，市面上提供的光隔离器件提供很高的电气隔离值，隔离电压可达8000V，对比前几种隔离方式，光隔离可以说是行业中的最高水平，光隔离器件可以做到很小的封装和高速通信，并且对交流和直流都能起到隔离作用。

数字隔离器

数字隔离器的工作原理如下所示。高速通信 IC 主要用于控制器和外围电流之间的通信信号。栅极驱动器用于控制功率器件的栅极。此外，隔离放大器监控每个电压和电流，并将其传输到控制器。

光电耦合器和数字隔离器的比较表如下所示。数字隔离器具有隔离栅寿命长、通信速度快、共模噪声鲁棒性高、电流消耗低等优点。此外，它易于构建多通道结构，因此可以减少零件数量。

根据信号传播的用途不同，数字隔离器产品主要分为三个部分：

• 高速通信IC：通过隔离栅传输高速数字信号。
• 栅极驱动器：将来自外部控制器 IC 的控制信号转换为功率器件（MOSFET、IGBT、SiC、GaN）的控制信号的驱动器 IC。
• 隔离放大器：在发射侧将输入的模拟信号转换为数字信号，并根据输出规格输出模拟信号或数字信号的放大器。

总结

如果您需要在设计中使用数字隔离器，请关注以下资源了解如何选用合适的数字隔离器产品：

• 关于数字隔离器的隔离电压测试
• 关于数字隔离器的EMC测试