Riešenie obvodov s názvom „galvanické oddelenie“ sa v elektronike a elektrotechnike nachádza pomerne často. Z tohto dôvodu je dôležité oboznámiť používateľa s tým, o čo ide. Okrem toho bude zaujímavé pochopiť existujúce odrody uzlov "odviazaných" a princíp ich pôsobenia.
Čo to je?
Galvanická izolácia je metóda prenosu elektriny alebo informácií medzi vstupnými a výstupnými obvodmi, pri ktorých časti obvodu nie sú navzájom priamo spojené. Potreba to vyvstáva v prípadoch, keď je potrebné zaistiť bezpečnosť práce v sekundárnych obvodoch pri zachovaní prenášaného výkonu.
Vďaka tejto technike sa navyše v sekundárnom okruhu vytvorí nezávislý obvod, ktorý umožňuje:
- čiastočne znížiť vplyv rušenia pôsobiaceho v primárnom okruhu;
- zlepšiť presnosť merania nameraných obvodov;
- vylepšiť zhodu zaťaženia.
Napokon odpojenie znižuje pravdepodobnosť poškodenia zariadení pripojených k sekundárnemu zdroju.
Princíp činnosti
Najvýhodnejšie je vysvetliť princíp činnosti galvanického oddelenia na príklade transformátora, v ktorom sekundárne vinutie nie je elektricky spojené s primárnym.
Najčastejšie vzniká problém s porozumením zníženia rizika úrazu elektrickým prúdom, keď sú vstupný a výstupný obvod nezávislé. Faktom je, že ak dôjde k nehode (porucha izolácie a zasiahnutie nebezpečného potenciálu skrinky) priamo v napájacom vedení, na celú osobu, ktorá sa jej dotkne, pôsobí sila celej siete.
Za prítomnosti oddelenia bude prúdová sila obmedzená nielen odporom ľudského tela, ale aj silou transformátora (alebo iného prvku použitého v tejto kapacite). Ak je kryt zariadenia pripojený k sekundárnemu okruhu uzemnený, riziko zranenia sa zníži na minimum.
Druhy galvanického oddelenia
Existuje niekoľko známych metód na umelé oddelenie napájacích a záťažových obvodov.
Najčastejšie sa používa na toto:
- Indukčný (alebo transformátorový) obvod.
- Optoelektronické páry polovodičových prvkov.
Pri implementácii prvej metódy sa používa oddeľovacia jednotka - transformátor, ktorý v tomto prípade nevyžaduje jadro. Jeho koeficient prenosu je zvyčajne jednota, to znamená, že napätie v sekundárnom vinutí sa rovná vstupu.
Medzi nevýhody tejto možnosti patria:
- objemnosť dizajnu;
- možnosť použitia iba v obvodoch striedavého prúdu;
- čiastočná retencia interferencie z primárnych obvodov.
Je možné sa týchto nevýhod zbaviť vďaka použitiu špeciálneho typu oddelenia, ktorý sa nazýva optoelektronický.
Optoelektronické páry
Hlavnými prvkami takéhoto oddelenia sú optočleny, ktoré sú implementované v obvodoch založených na diódach, tyristoroch, ako aj tranzistoroch a iných elektronických súčiastkach citlivých na svetlo. Funkciu primárneho prvku zostavy vykonáva emitujúca dióda emitujúca svetlo a médiom prenášajúcim užitočný impulz je svetlovodné pole vytvorené vo vnútri optoelektronického páru.
V týchto zariadeniach umožňuje elektrická neutralita svetelného toku efektívne organizovať oddelenie vstupných a výstupných obvodov, ako aj zabezpečenie koordinácie uzlov s rôznymi komplexmi odpory. Medzi výhody patrí kompaktnosť zariadenia a výrazné zníženie úrovne hluku na výstupe.