Что такое гальваническая развязка?
Статьи
Гальваническая развязка электросхем применяется для разделения электрических цепей,
что позволяет избежать влияния на отдельные компоненты и повысить безопасность
эксплуатации устройств. Это также защищает электрооборудование от повреждений и
обслуживающий персонал от электротравм.
Простейшим примером, гарантирующим гальваническую изоляцию, является разделительный
трансформатор. Первичная и вторичная обмотки у него не имеют электрической связи,
что в значительной степени решает вопросы электробезопасности. Трансформаторной
развязкой защищают цепи электропитания инструмента и ряд оборудования специального
назначения, например, медицинская техника. Однако на этом разновидности развязок
не заканчиваются. Рассмотрим типы гальванической развязки и кратко ознакомимся
с принципами работы каждого из них.
Типы гальванической развязки
История освоения электричества, особенно с появлением радиоэлектроники и развитием
компьютерных технологий, знакомит с различными типами узлов развязки. Некоторые
из них достаточно специфичны: можно упомянуть акустическую развязку или использование
радиоканала. В то время как в основе электромеханической развязки лежит
использование мотор-генераторов или реле. К наиболее распространенным в настоящее время
типам гальванической изоляции относятся индуктивная, оптическая и емкостная
развязка.
Индуктивная, или трансформаторная, гальваническая развязка — это самая старая форма
разделения. Она обеспечивает широкий диапазон передачи мощности, начиная от мощных
разделительных трансформаторов до миниатюрных трансформаторов развязки для
аналоговых высокочастотных сигналов. Такие элементы часто не имеют сердечников и
используются в цепях радиоприемников. Основным недостатком трансформаторной
развязки является невозможность передачи медленно изменяющихся сигналов, что
обычно решается путем модуляции несущих частот.
В основе оптоэлектронной развязки лежит использование оптического излучения.
Источником является светодиод, а приемником может быть фотодиод, фототранзистор или
фототиристор. Приемо-передающая часть такого элемента называется
оптопарой. Оптоэлектронные схемы обеспечивают гальванический барьер для
цифровых устройств. Основные преимущества оптоэлектронных узлов — высокая
компактность, низкая стоимость и возможность работы с любыми типами сигналов.
Принцип емкостной гальванической развязки основан на использовании конденсаторов.
Это один из самых простых способов разделения входных цепей. Однако, поскольку
обеспечивающий развязку конденсатор обладает конечным импедансом, защиту
емкостным барьером следует считать скорее условной. Емкостной барьер входной
развязки обеспечивается разделением частоты, определяемым емкостью конденсатора.
За счет высокого импеданса, который уменьшается с ростом частоты, происходит
развязка, что дополнительно гарантируется электрической прочностью
диэлектрика. Обычно емкостной тип развязки применяется для передачи сигналов и
используется, в частности, в медицинской аппаратуре.
Это основные типы развязок, востребованных в различных сферах энергетики и
информационной техники — конкретное применение определено назначением. В
заключение, следует отметить, что в плане электромагнитной совместимости
гальваническая развязка играет весьма важную роль.