Een circuitoplossing genaamd "galvanische isolatie" wordt vrij vaak gevonden in de elektronische en elektrische praktijk. Om deze reden is het belangrijk om de gebruiker vertrouwd te maken met wat het is. Bovendien zal het interessant zijn om de bestaande variëteiten van "losmaken" knopen en het principe van hun actie te begrijpen.
Wat het is?
Galvanische isolatie is een methode om elektriciteit of informatie over te dragen tussen ingangs- en uitgangscircuits, waarbij delen van het circuit niet rechtstreeks met elkaar zijn verbonden. De behoefte eraan ontstaat in gevallen waarin het vereist is om de veiligheid van de werking in secundaire circuits te waarborgen met behoud van het uitgezonden vermogen.
Bovendien wordt dankzij deze techniek een onafhankelijk circuit gevormd in het secundaire circuit, waardoor:
- de invloed van interferentie in het primaire circuit gedeeltelijk verminderen;
- om de nauwkeurigheid van metingen in meetcircuits te verbeteren;
- verbetering van de belastingafstemming.
Ten slotte vermindert ontkoppeling de kans op schade aan apparatuur die op de secundaire is aangesloten.
Operatie principe
Het is het gemakkelijkst om het werkingsprincipe van galvanische isolatie uit te leggen aan de hand van het voorbeeld van een transformator, waarbij de secundaire wikkeling niet elektrisch is verbonden met de primaire wikkeling.
Meestal doet zich de moeilijkheid voor bij het begrijpen van de vermindering van het risico op elektrische schokken wanneer de ingangs- en uitgangscircuits onafhankelijk zijn. Het is een feit dat als een ongeval (defecte isolatie en het binnendringen van een gevaarlijk potentieel op de behuizing) rechtstreeks in de toevoerleiding plaatsvindt, de kracht van het hele netwerk inwerkt op de persoon die het aanraakt.
Bij ontkoppeling wordt de stroom niet alleen beperkt door de weerstand van het menselijk lichaam, maar ook door de kracht van de transformator (of een ander element dat in deze hoedanigheid wordt gebruikt). Als de op het secundaire circuit aangesloten apparaatbehuizing geaard is, wordt het risico op letsel tot een minimum beperkt.
Soorten galvanische isolatie
Er zijn verschillende methoden bekend voor het kunstmatig scheiden van voedings- en belastingscircuits.
Meestal hiervoor gebruikt:
- Inductief (of transformator) circuit.
- Opto-elektronische paren halfgeleiderelementen.
Bij het implementeren van de eerste methode wordt een scheidingseenheid gebruikt - een transformator, die in dit geval geen kern nodig heeft. De transmissiecoëfficiënt is meestal één, dat wil zeggen dat de spanning in de secundaire wikkeling gelijk is aan de ingang.
De nadelen van deze optie zijn onder meer:
- omvang van het ontwerp;
- de mogelijkheid om alleen in wisselstroomcircuits te gebruiken;
- gedeeltelijke retentie van interferentie van primaire circuits.
Het is mogelijk om van deze nadelen af te komen door het gebruik van een speciaal type ontkoppeling, opto-elektronisch genaamd.
Opto-elektronische paren
De belangrijkste elementen van een dergelijke ontkoppeling zijn optocouplers, geïmplementeerd in circuits op basis van diodes, thyristors, evenals transistors en andere elektronische componenten die gevoelig zijn voor licht. De functie van het primaire element van het samenstel wordt vervuld door een emitterende lichtemitterende diode, en het medium dat de nuttige puls uitzendt, is een lichtgeleidend veld gecreëerd binnen het opto-elektronische paar.
In deze apparaten stelt de elektrische neutraliteit van de lichtstroom u in staat om een effectief te organiseren ontkoppeling van input- en outputcircuits, evenals om de coördinatie van knooppunten met verschillende complexen te verzekeren weerstanden. Voordelen zijn onder meer de compactheid van het apparaat en een aanzienlijke vermindering van het geluidsniveau aan de uitgang.