Cyfrowe izolatory galwaniczne, pełnią istotną rolę w świecie elektroniki. Elementy tego rodzaju mają jedną, ale niezwykle istotną funkcję: chronią one delikatne elementy elektroniczne przed wyładowaniami elektrycznymi, niczym kamizelki dzisiejszych żołnierzy chronią ich przed odłamkami i rykoszetami.
Dodatkowo, oprócz funkcji ochronnych, pozwalają one na bezproblemową komunikację pomiędzy układami. Czasami układy te mogą występować na różnych potencjałach masy, a nadal wymagać komunikacji pomiędzy nimi. Aby dobrze wytłumaczyć taki system zilustrujmy to przykładem, gdzie mikrokontroler zasilany napięciem 3 V kontrolować ma pracę silnika elektrycznego zasilanego napięciem 100 V.
W takim układzie mamy sporą szansę na to, że mikrokontroler jest na potencjale masy cyfrowej, a silnik na analogowej. Jeśli połączylibyśmy wyjścia mikrokontrolera bezpośrednio do systemu mocy silnika, to wytworzyć się może pętla masy, a także różnica potencjałów mas, która może mieć istotny wpływ na komunikację. Nie wspominając już o prostym fakcie, że w ten sposób bardzo łatwo można uszkodzić mikrokontroler. Jeśli wyjścia z mikrokontrolera są w stanie pokonać różnicę potencjałów masy pomiędzy obiema częściami układu i zakręcić silnikiem, to siła elektromotoryczna silnika bezproblemowo może usmażyć nasz układ scalony! Jeśli zaprojektowaliście system w taki sposób nie martwcie się - nie jest jeszcze za późno na dodanie izolacji galwanicznej!
Izolacja galwaniczna realizowana może być na szereg sposobów, zapewniających różny poziom ochrony dla układów. Można na to spojrzeć przez pryzmat opowieści o Złotowłosej i Trzech Misiach: niektóre będą za ciepłe, niektóre za zimne, dla naszego układu. Dobierając architekturę ochrony galwanicznej w naszym urządzeniu zacząć powinniśmy od najwyższego poziomu, jaki jest dostępny. Aktualnie, jednymi z najlepszych i zapewniających najwyższy poziom separacji galwanicznej są układy firmy Texas Instruments, jakie zaprezentowane zostały niedawno na targach w Monachium.
Wspomniane układy oferują wysoką niezawodność i wysoki stopień ochrony, jaki wymagany jest w niektórych środowiskach. Na przykład w otoczeniu bardzo zaszumionym, w przemyśle, sygnały mogą wykazywać szpilki o bardzo wysokim napięciu. Z drugiej strony niektóre funkcjonalne izolatory oferujące podstawową ochronę przed wysokim napięciem, mogą okazać się 'za słabe' na niektóre aplikacje. Z kolei podstawowa izolacja galwaniczna, jaką najczęściej stosuje się w systemach elektronicznych, zazwyczaj plasuje się po środku, pomiędzy tymi dwoma skrajnymi sytuacjami.
Podstawowe układy izolacji galwanicznej są dostateczne, jeśli potrzebujemy tylko troszkę więcej niż podstawową ochronę przed wysokim napięciem, na przykład w lekko zaszumionym środowisku. W większości projektów systemów przemysłowych na pewno jest jakiś blok mocy, zasilany z jakiegoś zasilacza niskiej jakości, zależnie od konkretnych warunków pracy zasilacza i jego możliwości radzenia sobie z szumem, wystarczyć może zwykły izolator, ale może także nastąpić konieczność implementacji układu zapewniającego lepszą izolację - teoria nie zawsze idzie w zgodzie z praktyką i okazać się może, że zasilacz nie będzie w stanie wychwytywać wszystkich przepięć. W takiej sytuacji izolator galwaniczny zabezpieczy delikatne układy, takie jak FPGA czy procesory DSP przed uszkodzeniem.
Wybierzmy taki cyfrowy izolator galwaniczny, jaki jest najlepszy dla naszej aplikacji. Texas Instruments ma w swojej ofercie szereg układów tego typu. Najnowsze z nich, porównując do poprzednich układów, oferują
* O 20% lepszą izolację w/g UL1577 aż do 3 kVRMS
* O 50% większe napięcie podczas przepięcia (e/g DIN V VDE V 0884-10) aż do 6 kV w impulsie.
* O 80% mniejsze zużycie mocy podczas pracy.
Jeśli testowane przez nas dotychczas cyfrowe izolatory okazywały się 'za zimne' lub 'za ciepłe' to może to dobry moment sprawdzić ofertę TI i wybrać odpowiedni produkt spośród najnowszych układów tej firmy.
Źródło:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive...solate-the-need-for-a-basic-galvanic-isolator
Dodatkowo, oprócz funkcji ochronnych, pozwalają one na bezproblemową komunikację pomiędzy układami. Czasami układy te mogą występować na różnych potencjałach masy, a nadal wymagać komunikacji pomiędzy nimi. Aby dobrze wytłumaczyć taki system zilustrujmy to przykładem, gdzie mikrokontroler zasilany napięciem 3 V kontrolować ma pracę silnika elektrycznego zasilanego napięciem 100 V.
W takim układzie mamy sporą szansę na to, że mikrokontroler jest na potencjale masy cyfrowej, a silnik na analogowej. Jeśli połączylibyśmy wyjścia mikrokontrolera bezpośrednio do systemu mocy silnika, to wytworzyć się może pętla masy, a także różnica potencjałów mas, która może mieć istotny wpływ na komunikację. Nie wspominając już o prostym fakcie, że w ten sposób bardzo łatwo można uszkodzić mikrokontroler. Jeśli wyjścia z mikrokontrolera są w stanie pokonać różnicę potencjałów masy pomiędzy obiema częściami układu i zakręcić silnikiem, to siła elektromotoryczna silnika bezproblemowo może usmażyć nasz układ scalony! Jeśli zaprojektowaliście system w taki sposób nie martwcie się - nie jest jeszcze za późno na dodanie izolacji galwanicznej!
Izolacja galwaniczna realizowana może być na szereg sposobów, zapewniających różny poziom ochrony dla układów. Można na to spojrzeć przez pryzmat opowieści o Złotowłosej i Trzech Misiach: niektóre będą za ciepłe, niektóre za zimne, dla naszego układu. Dobierając architekturę ochrony galwanicznej w naszym urządzeniu zacząć powinniśmy od najwyższego poziomu, jaki jest dostępny. Aktualnie, jednymi z najlepszych i zapewniających najwyższy poziom separacji galwanicznej są układy firmy Texas Instruments, jakie zaprezentowane zostały niedawno na targach w Monachium.
Wspomniane układy oferują wysoką niezawodność i wysoki stopień ochrony, jaki wymagany jest w niektórych środowiskach. Na przykład w otoczeniu bardzo zaszumionym, w przemyśle, sygnały mogą wykazywać szpilki o bardzo wysokim napięciu. Z drugiej strony niektóre funkcjonalne izolatory oferujące podstawową ochronę przed wysokim napięciem, mogą okazać się 'za słabe' na niektóre aplikacje. Z kolei podstawowa izolacja galwaniczna, jaką najczęściej stosuje się w systemach elektronicznych, zazwyczaj plasuje się po środku, pomiędzy tymi dwoma skrajnymi sytuacjami.
Podstawowe układy izolacji galwanicznej są dostateczne, jeśli potrzebujemy tylko troszkę więcej niż podstawową ochronę przed wysokim napięciem, na przykład w lekko zaszumionym środowisku. W większości projektów systemów przemysłowych na pewno jest jakiś blok mocy, zasilany z jakiegoś zasilacza niskiej jakości, zależnie od konkretnych warunków pracy zasilacza i jego możliwości radzenia sobie z szumem, wystarczyć może zwykły izolator, ale może także nastąpić konieczność implementacji układu zapewniającego lepszą izolację - teoria nie zawsze idzie w zgodzie z praktyką i okazać się może, że zasilacz nie będzie w stanie wychwytywać wszystkich przepięć. W takiej sytuacji izolator galwaniczny zabezpieczy delikatne układy, takie jak FPGA czy procesory DSP przed uszkodzeniem.
Wybierzmy taki cyfrowy izolator galwaniczny, jaki jest najlepszy dla naszej aplikacji. Texas Instruments ma w swojej ofercie szereg układów tego typu. Najnowsze z nich, porównując do poprzednich układów, oferują
* O 20% lepszą izolację w/g UL1577 aż do 3 kVRMS
* O 50% większe napięcie podczas przepięcia (e/g DIN V VDE V 0884-10) aż do 6 kV w impulsie.
* O 80% mniejsze zużycie mocy podczas pracy.
Jeśli testowane przez nas dotychczas cyfrowe izolatory okazywały się 'za zimne' lub 'za ciepłe' to może to dobry moment sprawdzić ofertę TI i wybrać odpowiedni produkt spośród najnowszych układów tej firmy.
Źródło:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive...solate-the-need-for-a-basic-galvanic-isolator
Fajne? Ranking DIY