世纪中文出版社

近年来，随着数字技术的迅猛发展，电路隔离技术也逐步向标准化与数字化方向演进，因此，这些先进的电路隔离技术在电子电气设备中的应用频率也越来越高。从实践应用效果看，电路隔离技术不仅解决了电子电气设备噪声大、运行不稳定的问题，而且，在改善电子电气设备运行环境方面也扮演着角色。

1 电子电气设备电路隔离技术要点

按照隔离方式划分，电路隔离技术主要包括数字电路隔离与模拟电路隔离，其中，数字电路隔离所依靠的隔离介质有继电器、广电耦合、光纤等，隔离方式主要是基于数字量输入原理，来改善电子电气设备的运行内环境。而模拟电路隔离主要是通过互感器隔离、直流电压隔离与线性隔离的方式，来建立一道高效稳定的隔离屏障，以此来消除电子电气设备在运行过程中产生的噪声。以数字电路隔离技术为例，该技术主要包括脉冲变压器隔离与光电耦合器隔离两种技术类型，其隔离技术要点如下：

1.1 脉冲变压器隔离技术要点

该隔离技术的基本原理是通过改变脉冲电流匝数的方法，使铁氧体磁芯两侧的脉冲电压发生变化而达到电路隔离的效果。在微电子技术迅猛发展的今天，脉冲电压的调整与控制精度越来越高，尤其在对脉冲输入与输出信号的控制方面，其频率转换效果大幅增强。过去，脉冲信号频率如果出现大幅度的波动，其信号传递的稳定性也会受到影响，进而使隔离效果大大折扣。据现场实验结果显示，脉冲信号的传输频率介于1KHz-1MHz之间时，隔离效果较为明显，但是，当脉冲信号的传输频率超过1MHz，而达到10MHz时，隔离效果便会受到严重影响，因此，对脉冲信号传输频率的有效控制，在改善隔离效果方面起到关键性作用^[1]。

1.2 光电耦合器隔离技术要点

该技术所依托的隔离载体是光电耦合器，其隔离原理是通过调整耦合器的传输方式，对耦合器内部电路的传输路径进行精准判断，使传输信号输入值发生改变，这样可以达到良好的电路隔离效果。但是，这种隔离方法随着耦合器电压的改变，其隔离效果也存在明显差异。以2.5KV以上的耦合器电压为例，通过对传输信号形式的改变，能够使光电耦合器的各个组件得到有效控制，而不同型号的耦合器，其隔离电压的等级也存在明显区别，比如4N25型耦合器的最高隔离电压达到5.3KV以上，6N137型耦合器的最高隔离电压达到3KV以上，这两种耦合器的信号传输频率都能够达到10MHz以上。

从以上两种电路隔离技术的应用原理可以看出，目前，我国在用的电路隔离技术已经成为一个独立的技术体系，并随着数字技术与微电子技术的快速发展，隔离技术也日渐成熟，这就给电子电气设备的安全稳定运行提供强大的技术保障。

2 电路隔离技术的实践运用策略

2.1 在供电系统中的运用策略

以交流电运行系统为例，该系统在实际运行过程中，受到的外界干扰源相对较多，这其中包括和谐点波干扰、雷击浪涌干扰、高频干扰等，如果不及时对这些干扰源进行有效控制，电子电气设备的寿命将大幅缩减，因此，在交流电供电系统中，技术人员往往利用电源隔离变压器来控制设备产生的干扰噪声。但是，为了达到良好的降噪效果，技术人员应当格外重视隔离变压器的种类与型号，如果选型错误，也很难达到预期的降噪效果。比如隔离变压器主要分为干扰隔离变压器与电源隔离变压器。二者的共同之处是一次与二次绕组圈数比都是1，因此，在选择这两种变压器时，应当结合变压器的应用领域而定。一般情况下，如果电子电气设备直接接入市电电网，便会受到设备起停过程中的脉冲干扰，在这种情况下，应当选择干扰隔离变压器。而对于一些家用电子产品来说，出于对节省成本的考虑，一般选用电源隔离变压器。这种变压器可以直接利用220V电压的电源进行整流，然后通过开关稳压电源为用户所使用的终端电气设备提供供电服务，但是，在选择电源隔离变压器时，应当确保隔离变压器的功率大于负载电器的功率，否则将无法达到满意的隔离效果。

2.2 在直流供电系统中的应用策略

直流供电系统主要包括常规式供电与混合式供电两种方式，其基础电源一般以−48 V和−24 V电压为主。在直流供电系统中选用电路隔离方式时，主要根据噪声来源而定，过去所使用的老式隔离设备已经无法满足现代电力设备的隔离需求，因此，为了改善隔离效果，增强电网的运行稳定性，在选择隔离方式时，应当事先做好科学系统的可行性分析工作。比如对直流分量与共模噪声干扰较大的直流供电系统，如果采取模拟电路隔离的方式，能够将输入信号与输出完全隔离，这样可以消除噪声的耦合。利用这种隔离方式的优势在于：第一，模拟系统将免受干扰，尤其对于接地干扰，具有较强的抗干扰能力，在这种情况下，逻辑系统的安全稳定运行不会受到任何影响。第二，对于精密测量系统来说，利用这种隔离方式，可以有效阻止数字系统的脉冲波动干扰波及模拟系统，特别是前置放大部分，由于这一部分的模拟信号相对较弱，一旦出现脉冲波动干扰，便会直接将一些有价值的信号覆盖^[2]。

2.3 介于数字电路与模拟电路之间的隔离技术

除了数字电路隔离与模拟电路隔离技术之外，在二者之间也存在一种模数转换的隔离技术，这种技术主要借助于模数转换器或者数模转换器来达到电路隔离的目的。如果不使用这种隔离方法，那么，数字电路当中的高频振荡信号将给整个模拟电路造成严重的噪声干扰，进而使测量精度大幅下降。为了解决这种高频干扰的问题，在布线时，技术人员通常采取分开布线的方法，即分别布置数字地与模拟地，但是，现场实验数据表明，这种布线方式虽然能够降低高频干扰源出现的概率，但是，很能彻底排除来自于数字电路的干扰，因此，为了达到预期的隔离效果，需要对两种类型的电路进行隔离处理，即在模数转换器与数字电路之间增设光电耦合器，这种装置可以将两种电路分离开来。而目前，高精密的测量场合越来越多，如果采用这种隔离方式，将难以解决高精密测量场合共模干扰与差模干扰的问题。基于对这一方面的考虑，在应用电路隔离技术时，通常将信号接收部分与模拟处理部分进行有效隔离，这两个部分成为独立的控制单元以后，数字系统所产生的高频干扰将不会对模拟电路造成影响，同时，共模干扰与差模干扰的负面影响也会降到最低点。而相比于其它类型的隔离措施，这种隔离方法的投入成本较高，只有在一些高精密测量场合才得到推广应用。

结束语：

通过对电路隔离技术在电子电气设备中的实践应用效果的分析可以看出，在电子电气设备运行过程中，只有科学选用电路隔离技术，才能有效避免噪声干扰情况的发生，才能给电子电气设备提供一个安全稳定的运行环境。因此，技术人员应当始终秉持“与时俱进”的态度，并在熟练掌握电路隔离技术要点的情况下，不断对隔离技术进行优化和改进，以最大限度的降低噪声干扰对电子电气设备造成的破坏，进而使各类电子电气设备能够始终保持正常的运行状态。

参考文献：