Перейти к содержанию

Гальваническая развязка

Гальваническая развязка — разделение двух цепей так, что между ними нет электрического соединения, а сигнал или энергия передаются светом, магнитным полем или через конденсатор. Она защищает людей и аппаратуру от опасного напряжения и разрывает паразитные контуры между землями.

Обновлено Редакция GAW

Гальваническая развязка (galvanic isolation) — разделение двух электрических цепей, при котором между ними нет проводящего соединения: сигнал или энергия передаются светом (оптопара), магнитным полем (трансформатор) или электрическим полем (емкостный изолятор). Цепи по разные стороны развязки могут иметь разные потенциалы земли, а напряжение между ними ограничено только прочностью изоляции.

Зачем она нужна

  • Безопасность. Изоляция между опасным напряжением сети и цепью, которой касается человек, должна быть усиленной, а между сетью и недоступной для касания цепью достаточно основной (Vishay AN42).
  • Контуры заземления. Прямое соединение земель удалённых устройств создаёт контур, по которому течёт уравнивающий ток, наводящий помехи на сигнал. Развязка разрывает контур — например, в длинных линиях RS-485.
  • Разные потенциалы. Через развязку можно связать цепь, плавающую под высоким напряжением, — например, ключ верхнего плеча моста — с микроконтроллером.

Параметры изоляции оптопары

ПараметрЧто означает4N35 (Vishay)
VISOиспытательное напряжение вход — выход5000 В ср. кв., 1 с
VIORMнаибольшее повторяющееся рабочее пиковое напряжениеуказано отдельно
Путь утечки и зазоррасстояние между выводами по поверхности и по воздухуне меньше 7 мм
Толщина изоляциивнутри корпуса0,4 мм

Каждую оптопару по стандарту DIN EN 60747-5-5 проверяют на частичные разряды напряжением в 1,875 раза больше VIORM. Устройство оптопар, CTR и расчёт резисторов — в статье «Оптопары». Развязка не отменяет дифференциальную передачу — в изолированном узле RS-485 сторона шины просто получает собственную землю.

Частые вопросы

Зачем нужна гальваническая развязка?

Для безопасности — чтобы опасное напряжение сети не попало в цепь, которой касается человек, — и для борьбы с помехами: если земли удалённых устройств соединить напрямую, по общему проводу потечёт уравнивающий ток, и его помеха наведётся на сигнал. Развязка разрывает этот контур.

Что означает VISO 5000 В у оптопары?

Это испытательное напряжение между входом и выходом, которым проверяют изоляцию — у 4N35 в течение 1 с. Это не рабочее напряжение: длительно изоляция должна выдерживать VIORM — наибольшее повторяющееся пиковое рабочее напряжение, которое указано отдельно.

Как сделать развязку шины RS-485?

Сторону шины трансивера питать от изолированного источника, не связанного с землёй узла, а сигналы передать через оптопары или цифровые изоляторы. Готовые решения — изолированные трансиверы вроде ADM2483 с развязкой 2500 В (ср. кв.) или ADM2587E со встроенным изолированным преобразователем питания. TI предлагает оставлять неизолированным только один узел шины.

Источники

  1. Vishay. Application Note 42: Optocouplers in Switching Power Supplies (doc. 80065, Rev. 1.7, 2011) — усиленная и основная изоляция, VIOWM, VIORM, VIOTM, испытание частичными разрядами при 1,875 · VIORM
  2. Vishay. 4N35-X, 4N36-X, 4N37-X, 4N38: Optocoupler, Phototransistor Output, with Base Connection (doc. 83717, Rev. 1.8, 2012) — VISO 5000 В (ср. кв.), путь утечки и зазор 7 мм, толщина изоляции 0,4 мм
  3. Texas Instruments. The RS-485 Design Guide (SLLA272C), T. Kugelstadt — общий провод и контуры заземления; изолированные узлы шины, один неизолированный узел задаёт опорную землю
  4. Analog Devices. ADM2483: Half-Duplex, iCoupler Isolated RS-485 Transceiver — изоляция 2500 В ср. кв. (1 мин)

Нашли ошибку?

Смотрите также