中心議題：

• 電氣隔離的分類和方法
• 模擬電路的隔離
  、數字電路的隔離
• 模擬電路與數字電路之間的隔離 

解決方案：

• 對相應的模擬電路分別進行變壓器隔離等方法
• 對相應的數字電路分別進行脈衝變壓器隔離，光電耦合器隔離等方法 
• 對數字電路和模擬電路采用轉換裝置等方法

1 引言
電(dian)路(lu)隔(ge)離(li)的(de)主(zhu)要(yao)目(mu)的(de)是(shi)通(tong)過(guo)隔(ge)離(li)元(yuan)器(qi)件(jian)把(ba)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)路(lu)徑(jing)切(qie)斷(duan)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)效(xiao)果(guo)。在(zai)采(cai)用(yong)了(le)電(dian)路(lu)隔(ge)離(li)的(de)措(cuo)施(shi)以(yi)後(hou)，絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)電(dian)路(lu)都(dou)能(neng)夠(gou)取(qu)得(de)良(liang)好(hao)的(de)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)的(de)效(xiao)果(guo)
，使(shi)設(she)備(bei)符(fu)合(he)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)。電(dian)路(lu)隔(ge)離(li)主(zhu)要(yao)有(you)：模擬電路的隔離
、數字電路的隔離、數字電路與模擬電路之間的隔離。所使用的隔離方法有：變壓器隔離法、脈衝變壓器隔離法、繼電器隔離法、光電耦合器隔離法、直流電壓隔離法、線性隔離放大器隔離法


、光纖隔離法、A/D轉換器隔離法等。

數字電路的隔離主要有：脈衝變壓器隔離、繼電器隔離、光電耦合器隔離
、光纖隔離等。其中數字量輸入隔離方式主要采用脈衝變壓器隔離
、光電耦合器隔離
；而數字量輸出隔離方式主要采用光電耦合器隔離、繼電器隔離、高頻變壓器隔離（個別情況下采用）。

模擬電路的隔離比較複雜，主要取決於對傳輸通道的精度要求，對精度要求越高，其通道的成本也就越高
；然而，當性能的要求上升為主要矛盾時，應當以性能為主選擇隔離元器件，把成本放在第二位
；反之，應當從價格的角度出發選擇隔離元器件。模擬電路的隔離主要采用變壓器隔離

、互感器隔離
、直流電壓隔離器隔離、線性隔離放大器隔離。

模擬電路與數字電路之間的隔離主要采用模/數轉換裝置
；對於要求較高的電路

，除采用模/數轉換裝置外，還應在模/數轉換裝置的兩端分別加入模擬隔離元器件和數字隔離元器件。

2 模擬電路的隔離
一yi套tao控kong製zhi裝zhuang置zhi或huo者zhe一yi台tai電dian子zi電dian氣qi設she備bei，通tong常chang包bao含han供gong電dian係xi統tong

，模mo擬ni信xin號hao測ce量liang係xi統tong，模mo擬ni信xin號hao控kong製zhi係xi統tong。而er供gong電dian係xi統tong又you可ke分fen為wei交jiao流liu供gong電dian係xi統tong和he直zhi流liu供gong電dian係xi統tong，交jiao流liu供gong電dian係xi統tong主zhu要yao采cai用yong變bian壓ya器qi隔ge離li，直zhi流liu供gong電dian係xi統tong主zhu要yao采cai用yong直zhi流liu電dian壓ya隔ge離li器qi隔ge離li。模mo擬ni信xin號hao測ce量liang係xi統tong相xiang對dui來lai說shuo比bi較jiao複fu雜za
，既ji要yao考kao慮lv其qi精jing度du，頻pin帶dai寬kuan度du的de因yin素su，又you要yao考kao慮lv其qi價jia格ge因yin素su；對於高電壓、大電流信號
，一般采用互感器（電壓互感器、電流互感器）隔離法，近年來，又出現了霍爾變送器

，這些元器件都是高電壓、大電流信號測量常規使用的元器件；對於微電壓、微電流信號，一般采用線性隔離放大器。模擬信號控製係統與模擬信號測量係統的隔離類似
，一般采用變壓器
、直流電壓隔離器。

2.1 供電係統的隔離

2.1.1 交流供電係統的隔離
由(you)於(yu)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)中(zhong)存(cun)在(zai)著(zhe)大(da)量(liang)的(de)諧(xie)波(bo)，雷(lei)擊(ji)浪(lang)湧(yong)，高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)等(deng)噪(zao)聲(sheng)，所(suo)以(yi)對(dui)由(you)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)的(de)控(kong)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi)和(he)電(dian)子(zi)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)，都(dou)應(ying)采(cai)取(qu)抑(yi)製(zhi)來(lai)自(zi)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)幹(gan)擾(rao)的(de)措(cuo)施(shi)。采(cai)用(yong)電(dian)源(yuan)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)竄(cuan)入(ru)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)中(zhong)的(de)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)。但(dan)是(shi)，普(pu)通(tong)變(bian)壓(ya)器(qi)卻(que)不(bu)能(neng)完(wan)全(quan)起(qi)到(dao)抗(kang)幹(gan)擾(rao)的(de)作(zuo)用(yong)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)
，雖(sui)然(ran)一(yi)次(ci)繞(rao)組(zu)和(he)二(er)次(ci)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)是(shi)絕(jue)緣(yuan)的(de)
，能(neng)夠(gou)阻(zu)止(zhi)一(yi)次(ci)側(ce)的(de)噪(zao)聲(sheng)電(dian)壓(ya)、電流直接傳輸到二次側，有隔離作用。然而，由於分布電容（繞組與鐵心之間，繞組之間
，層匝之間和引線之間）的(de)存(cun)在(zai)，交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)中(zhong)的(de)噪(zao)聲(sheng)會(hui)通(tong)過(guo)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)到(dao)二(er)次(ci)側(ce)。為(wei)了(le)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)，必(bi)須(xu)在(zai)繞(rao)組(zu)間(jian)加(jia)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)
，這(zhe)樣(yang)就(jiu)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)，消(xiao)除(chu)幹(gan)擾(rao)

，提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)。圖(tu)1(a)、(b)所示為不加屏蔽層和加屏蔽層的隔離變壓器分布電容的情況。

在圖1（a）中，隔離變壓器不加屏蔽層，C₁₂是一次繞組和二次繞組之間的分布電容，在共模電壓u1C的作用下，二次繞組所耦合的共模噪聲電壓為u2C，C2E是二次側的對地電容
，則從圖可知二次側的共模噪聲電壓u2C為：


在圖1（b）中，隔離變壓器加屏蔽層
，其中C₁₀
、C₂₀分別代表一次繞組和二次繞組對屏蔽層的分布電容，Z_E是屏蔽層的對地阻抗
，C_2E是二次繞側的對地電容
，則從圖可知二次側的共模噪聲電壓u_2C為：


由於C2是屏蔽層的對地阻抗，在低頻範圍內，ZE《(1/jωC₁₀)
，所以u_2C→0。由此可見，采取屏蔽措施後，通過隔離變壓器的共模噪聲電壓被大大地削弱了。

隨著技術的進步，國外已研製成功了專門抑製噪聲的隔離變壓器（NoiseCutoutTransformer
，簡稱NCT），這zhe是shi一yi種zhong繞rao組zu和he變bian壓ya器qi整zheng體ti都dou有you屏ping蔽bi層ceng的de多duo層ceng屏ping蔽bi變bian壓ya器qi。這zhe類lei變bian壓ya器qi的de結jie構gou，鐵tie心xin材cai料liao，形xing狀zhuang及ji其qi線xian圈quan位wei置zhi都dou比bi較jiao特te殊shu
，它ta可ke以yi切qie斷duan高gao頻pin噪zao聲sheng漏lou磁ci通tong和he繞rao組zu的de交jiao鏈lian，從cong而er使shi差cha模mo噪zao聲sheng不bu易yi感gan應ying到dao二er次ci側ce，故gu這zhe種zhong變bian壓ya器qi既ji能neng切qie斷duan共gong模mo噪zao聲sheng電dian壓ya
，又you能neng切qie斷duan差cha模mo噪zao聲sheng電dian壓ya，是shi比bi較jiao理li想xiang的de隔ge離li變bian壓ya器qi。

2.1.2 直流供電係統的隔離
當控製裝置和電子電氣設備的內部子係統之間需要相互隔離時
，它們各自的直流供電電源間也應該相互隔離，其隔離方式如下：第一種是在交流側使用隔離變壓器
，如圖2（a）所示
；第二種是使用直流電壓隔離器（即DC/DC變換器）
，如圖2（b）所示。
2.2 模擬信號測量係統的隔離
對dui於yu具ju有you直zhi流liu分fen量liang和he共gong模mo噪zao聲sheng幹gan擾rao比bi較jiao嚴yan重zhong的de場chang合he
，在zai模mo擬ni信xin號hao的de測ce量liang中zhong必bi須xu采cai取qu措cuo施shi，使shi輸shu入ru與yu輸shu出chu完wan全quan隔ge離li
，彼bi此ci絕jue緣yuan，消xiao除chu噪zao聲sheng的de耦ou合he。隔ge離li對dui係xi統tong有you如ru下xia好hao處chu：

——防止模擬係統幹擾，尤其是電力係統的接地幹擾進入邏輯係統，導致邏輯係統的工作紊亂
；

——zaijingmiceliangxitongzhong，fangzhishuzixitongdemaichongbodongganraojinrumonixitong

，youqishiqianzhifangdabufen，yinweiqianzhifangdabufendexinhaofeichangweiruo
，jiaoxiaodesaoraobodongxinhaojiuhuibayouyongxinhaoyanmei。
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2.2.1 高電壓、大電流信號的隔離
高電壓、大電流信號采用互感器隔離，其抑製噪聲的原理與隔離變壓器類似，這裏不再贅述。互感器隔離的應用如圖3（a）所示。

2.2.2 微電壓
、微電流信號的隔離
微電壓、weidianliumonixinhaodegelixitongxiangduilaishuobijiaofuza
，jiyaokaolvqijingdu

，pindaikuandudeyinsu
，youyaokaolvqijiageyinsu。yibanqingkuangxia，duiyujiaoxiaoliangdegongmozaosheng
，caiyongchadongfangdaqihuoyibiaofangdaqijiunenggouqudelianghaodexiaoguo，danduiyujuyoujiaodaliangdegongmozaosheng
，qieceliangjingduyaoqiubijiaogaodechanghe，yinggaixuanzegaojingduxianxinggelifangdaqi，ruBB公司的ISO106，其主要參數如下：

——交流耐壓35kV/1min
，60Hz；

——直流耐壓495kV
；

——衝擊耐壓8kVPK/10s；

——非線性誤差0.007％
；

——隔離噪聲抑製比交流130dB
，直流160dB。

ISO106的優秀參數，使其大量地應用於精密測量係統中
，線性隔離放大器的應用如圖3（b）所示。

2.3 模擬信號控製係統的隔離
ruqiansuoshu，monixinhaokongzhixitongdegeliyumonixinhaoceliangxitongdegelileisi
，jijiaoliuxinhaoyibancaiyongbianyaqigeli，zhiliuxinhaoyibancaiyongzhiliudianyageliqihuoxianxinggeliqigeli。

3 數字電路的隔離
與模擬係統類似
，一套控製裝置
，或者一台電子電氣設備，通常所包含的數字係統有：數字信號輸入係統，數字信號輸出係統。數字量輸入係統主要采用脈衝變壓器隔離
，光電耦合器隔離
；而數字量輸出係統主要采用光電耦合器隔離，繼電器隔離，個別情況也可采用高頻變壓器隔離。

3.1 光電耦合器隔離
這種隔離方法是用光電耦合器把輸入信號與內部電路隔離開來

，或者是把內部輸出信號與外部電路隔離開來


，如圖4(a)、(b)所示。