Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Technologie zur Isolation von Leiterplatten
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Technologie zur Isolation von Leiterplatten

2022-05-18
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Author:pcb

Die Leiterplatte Die Signalisolationstechnologie soll bewirken, dass das digitale oder analoge Signal keine Stromverbindung aufweist, die die Barriere zwischen den Sende- und Empfangsenden beim Senden überschreitet. Dadurch kann die Differenz zwischen Boden- oder Referenzpegeln außerhalb des Senders und Empfängers bis zu mehreren Kilovolt betragen, und verhindert Schleifenströme zwischen verschiedenen Massepotenzialen, die das Signal beschädigen könnten. Main applications are:
(1) The noise of the system ground is relatively large, die leicht ist, das Signal zu beschädigen. Isolierung kann das Signal in eine saubere Signal Subsystem Masse und Stromversorgung trennen, um die Zuverlässigkeit des isolierten Teils des Signals sicherzustellen und die Systementwurfsanforderungen zu erfüllen.
(2) The system voltage difference is very large. Zum Beispiel, in einem Hochstromkreis, Normalerweise wandeln wir die Arbeitsspannung durch Isolierung in den zulässigen Arbeitsbereich des IC um.
(3) The electrical connection between the reference levels can create a current path das ist unsafe for the operator. Halten Sie den Stromfluss innerhalb sicherer Grenzen durch Isolierung.

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In Isolationstechnik, it is crucial for designers to select different isolation devices according to the different types of isolated signals and isolation requirements:
(1) isolation devices rely on optical transmitters and receivers to cross the isolation barrier. There are mainly optocouplers (Figure 4-18) and isolated transceiver ICs. Der Strom des Systems wird durch Licht unterbrochen, und der Kondensator vermeidet auch elektrische Störungen. Solche Geräte werden für digitale Signale verwendet.
(2) Analog transformer, which couples the sending signal and the receiving signal through the electromagnetic induction of the transformer (Figure 4-19). Transformatoren sind schwer herzustellen, und Parameter schwer zu kontrollieren sind, und es ist in der Regel unmöglich, ICs zu machen, so ist es nicht sehr bequem zu bedienen. Aber Linearisierungsprobleme zwingen den Einsatz von Transformatoren zur analogen Signalisolierung.
(3) In order to overcome the inconvenience of using the transformer, Der Ingenieur verwendet eine modulierte Trägerwelle, um das analoge Signal diese Barriere überqueren zu lassen. Also kam mit einer Kondensatorschaltung, um das modulierte Signal zu koppeln, um die Barriere zu überqueren. Die Transientenspannung mit hoher Schwenkrate, die auf die Isolationsbarriere einwirkt, kann als Signal für die Einzelkondensator-Barrierevorrichtung verwendet werden, und eine Zwei-Kondensator-Differenzialschaltung wird entwickelt, um den Fehler zu machen. Kapazitive Barrieretechnologie wird heute in digitalen und analogen Isolationsgeräten eingesetzt.


1. Leiterplatte signal isolation technology
1.1 Isolating Serial Data Streams
There is a wide range of options for isolating digital signals. Wenn der Datenstrom bitseriell ist, Die Optionen reichen von einfachen Optokopplern bis hin zu isolierten Transceiver-ICs. Key design considerations include:
(1) the required data rate;
(2) The power requirements of the isolated end of the system;
(3) Whether the data channel must be bidirectional.
LED-basierte Optokoppler sind eine Technik, die verwendet wird, um Designprobleme zu isolieren. Es gibt jetzt LED-basierte ICs mit Datenraten von 10Mb/s und höher. Eine wichtige Designüberlegung ist, dass die LEC-Lichtleistung mit der Zeit abnimmt. So in einem frühen Stadium, Die LEDs müssen mit Überstrom versorgt werden, damit sie im Laufe der Zeit noch eine ausreichende Ausgangslichtintensität liefern können. Die Notwendigkeit, überschüssigen Strom zu liefern, ist ein ernstes Problem, da die Stromversorgung auf der isolierten Seite begrenzt sein kann. Denn LEDs können Antriebsströme benötigen, die größer sind als die von einfachen Logik-Ausgangsstufen, Häufig werden spezielle Antriebskreise benötigt.

1.2 Isolated Parallel Data Bus System
The isolation of parallel digital data bus mainly has six design parameters. Auf der Grundlage der seriellen Trennung, three more main design parameters will be added:
(1) The bit width of the bus;
(2) allowable deviation;
(3) Clock speed requirements.
Ein Array von Optokopplern kann diese Aufgabe erfüllen, aber die Stützschaltung kann komplex sein. Eine Fehlübereinstimmung der Ausbreitungszeit zwischen Optokopplern führt zu Datenverschiebungen, Verursachung von Datenfehlern am Empfangsende. Um dieses Problem zu minimieren, Isolierte digitale Koppler unterstützen die doppelt gepufferte Datenpufferung am Ein- und Ausgang.

1.3 Analog Signal Isolation
In many systems, Analogsignale müssen isoliert werden. Die für analoge Signale berücksichtigten Schaltungsparameter unterscheiden sich völlig von digitalen Signalen. Analog signals are usually first considered:
(1) isolation accuracy;
(2) Linearity;
(3) Frequency response;
(4) noise considerations;
(5) Isolated power supply.
Hohe Anforderungen an Stromversorgung und Erdung, speziell für die Eingangsstufe, erfordern, dass die Stromversorgung und Masse der Eingangsstufe nicht durch andere Teile des Schaltkreises gestört werden, that is, ein isoliertes Netzteil verwendet wird. Es ist auch zu beachten, dass die Grundgenauigkeit oder Linearität eines Isolationsverstärkers durch die entsprechenden Anwendungsschaltungen nicht verbessert werden kann, aber diese Schaltungen können Rauschen reduzieren und den Leistungsbedarf der Eingangsstufe reduzieren.

1.4 Multifunctional IC for isolation
Versatile data acquisition ICs with isolation capabilities give designers the opportunity to accomplish multiple tasks across isolation screens. Ein komplettes Datenerfassungsgerät kann mehrere analoge Schalter enthalten, Sample-and-Hold-Schaltungen, programmierbare Verstärkungsverstärker, A/D Umrichter, und ein oder mehrere digitale I/O Kanäle. Alle diese Funktionen werden über einen seriellen Datenport gesteuert. Es gibt viele Geräte, aus denen ein Designer wählen und in Designs verwenden kann, bei denen das Bodenpotential im System sehr unterschiedlich ist. Jedes Gerät ist auf einzigartige Systemanforderungen ausgelegt. Die hohe Leistungsintegration des neuen Geräts ermöglicht komplexere Operationen über Isolationsbarrieren hinweg, die bisher nicht möglich waren.

2. PCB isolation signal layout and wiring
Signal isolation is not only electrically isolated, aber auch möglichst isoliert im Layout und Verdrahtung der Leiterplatte. The following points are mainly noted:
(1) Pay attention to the layout of the isolated part of the circuit, Versuchen Sie, es in einem bestimmten Teil der Leiterplatte zu layouten, und eine gewisse Trennung von anderen Schaltkreisen haben. Versuchen Sie sicherzustellen, dass dieser Teil der Schaltung weniger durch andere Signale gestört wird.
(2) Pay attention to the isolation of part of the power supply and ground. Achten Sie darauf, das Netzteil und das Erdungskabel zu isolieren, speziell für analoge Signale. Die Sauberkeit der Stromversorgung und des Bodens ist hoch. Es ist notwendig, die Stromversorgung und Masse dieses Teils der Schaltung durch einen Transformator zu isolieren. . Beim Routing, auch Layout und Zuweisung unabhängiger Energie, Bodenspuren oder Netze.
(3) The layout of the isolation device should be placed reasonably to ensure the independence of the isolation part.
(4) Part of the isolation circuit needs electrostatic protection, Hochspannungsschutz, elektromagnetischer Strahlenschutz, etc., Achten Sie auf die Einbauposition der Abflussschutzeinrichtung auf Leiterplatte.