Схемное решение под названием "гальваническая развязка" встречается в электронной и электротехнической практике довольно часто. По этой причине важно ознакомить пользователя с тем, что оно собой представляет. Кроме того, интересно будет разобраться с существующими разновидностями "развязывающих" узлов и принципом их действия.
Что это такое?
Гальваническая развязка – это способ передачи электроэнергии или информации между входными и выходными цепями, при котором части схемы непосредственно не связаны одна с другой. Необходимость в ней возникает в случаях, когда требуется обеспечить безопасность работы во вторичных цепях с сохранением передаваемой мощности.
Кроме того, благодаря такому приему во вторичной цепи образуется независимый контур, позволяющий:
- частично снизить влияние помех, действующих в первичной цепи;
- повысить точность снятия показаний в измерительных схемах;
- улучшить согласование с нагрузкой.
И, наконец, развязка позволяет снизить вероятность повреждения подключенного ко вторичной обмотке оборудования.
Принцип действия
Объяснить принцип действия гальванической развязки удобнее всего на примере трансформатора, у которого вторичная обмотка электрически не связана с первичной.
Чаще всего сложность возникает в понимании снижения опасности поражения током при независимости входных и выходных цепей. Дело в том, что если авария (пробой изоляции и попадание опасного потенциала на корпус) произойдут непосредственно в питающей линии – на прикоснувшегося к нему человека действует мощность всей сети.
При наличии развязки сила тока будет ограничена не только сопротивлением человеческого тела, но и мощностью трансформатора (или другого элемента, используемого в этом качестве). Если же подключенный ко вторичной цепи корпус прибора будет заземлен – опасность поражения снизится до минимальной.
Виды гальванических развязок
Известно несколько способов искусственного разделения питающих и нагрузочных цепей.
Чаще всего для этого используются:
- Индуктивная (или трансформаторная) схема.
- Оптоэлектронные пары полупроводниковых элементов.
При реализации первого способа используется разделительный узел – трансформатор, которому сердечник в данном случае не требуется. Коэффициент его передачи составляет обычно единицу, то есть напряжение во вторичной обмотке равно входному.
К минусам этого варианта относят:
- громоздкость конструкции;
- возможность применения только в цепях переменного тока;
- частичное сохранение помех из первичных цепей.
Избавиться от этих минусов удается за счет применения особого вида развязки, называемой оптоэлектронной.
Оптоэлектронные пары
Основными элементами такой развязки являются оптроны, реализуемые в схемах на диодах, тиристорах, а также на транзисторах и других электронных компонентах, чувствительных к свету. Функцию первичного элемента узла выполняет излучающий светодиод, а средой, передающей полезный импульс, является светопроводящее поле, созданное внутри оптоэлектронной пары.
В этих приборах электрическая нейтральность светового потока позволяет организовать эффективную развязку входных и выходных цепей, а также обеспечить согласование узлов с разными комплексными сопротивлениями. К преимуществами относят компактность прибора и существенное снижение уровня помех на выходе.