Eine Schaltungslösung namens "galvanische Trennung" findet sich häufig in der Elektronik und Elektrotechnik. Aus diesem Grund ist es wichtig, den Benutzer mit dem, was es ist, vertraut zu machen. Darüber hinaus wird es interessant sein, die vorhandenen Sorten von "ungebundenen" Knoten und das Prinzip ihrer Wirkung zu verstehen.
Was ist das?
Die galvanische Trennung ist ein Verfahren zum Übertragen von Elektrizität oder Informationen zwischen Eingangs- und Ausgangsschaltungen, bei denen Teile der Schaltung nicht direkt miteinander verbunden sind. Die Notwendigkeit dafür entsteht in Fällen, in denen es erforderlich ist, die Betriebssicherheit in Sekundärkreisen unter Beibehaltung der übertragenen Leistung zu gewährleisten.
Zusätzlich wird dank dieser Technik eine unabhängige Schaltung in der Sekundärschaltung gebildet, die Folgendes ermöglicht:
- den Einfluss von Störungen, die im Primärkreis wirken, teilweise verringern;
- Verbesserung der Genauigkeit der Ablesung in Messkreisen;
- Lastanpassung verbessern.
Schließlich verringert die Entkopplung die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der an die Sekundärseite angeschlossenen Geräte.
Funktionsprinzip
Am bequemsten ist es, das Funktionsprinzip der galvanischen Trennung am Beispiel eines Transformators zu erläutern, bei dem die Sekundärwicklung nicht elektrisch mit der Primärwicklung verbunden ist.
Am häufigsten tritt die Schwierigkeit auf, die Verringerung des Stromschlagrisikos zu verstehen, wenn die Eingangs- und Ausgangsschaltungen unabhängig sind. Tatsache ist, dass bei einem Unfall (Zusammenbruch der Isolierung und Auftreffen auf ein gefährliches Potenzial des Gehäuses) direkt in der Versorgungsleitung die Leistung des gesamten Netzwerks auf die Person wirkt, die es berührt.
Bei Entkopplung wird die Stromstärke nicht nur durch den Widerstand des menschlichen Körpers, sondern auch durch die Leistung des Transformators (oder eines anderen in dieser Funktion verwendeten Elements) begrenzt. Wenn das an den Sekundärkreis angeschlossene Gerätegehäuse geerdet ist, wird das Verletzungsrisiko auf ein Minimum reduziert.
Arten der galvanischen Trennung
Es sind mehrere Verfahren zum künstlichen Trennen von Versorgungs- und Lastkreisen bekannt.
Am häufigsten dafür verwendet:
- Induktive (oder Transformator-) Schaltung.
- Optoelektronische Paare von Halbleiterelementen.
Bei der Implementierung der ersten Methode wird eine Trenneinheit verwendet - ein Transformator, für den in diesem Fall kein Kern erforderlich ist. Sein Übertragungskoeffizient ist normalerweise Eins, dh die Spannung in der Sekundärwicklung ist gleich dem Eingang.
Die Nachteile dieser Option sind:
- Sperrigkeit des Designs;
- die Möglichkeit, nur in Wechselstromkreisen zu verwenden;
- teilweise Beibehaltung von Störungen durch Primärkreise.
Es ist möglich, diese Nachteile durch die Verwendung einer speziellen Art der Entkopplung, die als optoelektronisch bezeichnet wird, zu beseitigen.
Optoelektronische Paare
Die Hauptelemente einer solchen Entkopplung sind Optokoppler, die in Schaltungen implementiert sind, die auf Dioden, Thyristoren sowie Transistoren und anderen lichtempfindlichen elektronischen Komponenten basieren. Die Funktion des Primärelements der Anordnung wird von einer emittierenden Leuchtdiode ausgeführt, und das Medium, das den Nutzimpuls überträgt, ist ein lichtleitendes Feld, das innerhalb des optoelektronischen Paares erzeugt wird.
In diesen Geräten ermöglicht Ihnen die elektrische Neutralität des Lichtstroms, eine effektive zu organisieren Entkopplung von Eingangs- und Ausgangsschaltungen sowie Sicherstellung der Koordination von Knoten mit unterschiedlichen Komplexen Widerstände. Zu den Vorteilen zählen die Kompaktheit des Geräts und eine deutliche Reduzierung des Geräuschpegels am Ausgang.