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Leiterplatte Blog - Technologie zur Isolation von pcb

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Technologie zur Isolation von pcb

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. Hauptanwendungen sind:
(1) Das Geräusch des Systembodens ist relativ groß, 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)Der Spannungsunterschied des Systems ist sehr groß. Zum Beispiel, in einem Hochstromkreis, Normalerweise wandeln wir die Arbeitsspannung durch Isolierung in den zulässigen Arbeitsbereich des IC um.

(3) Die elektrische Verbindung zwischen den Referenzebenen kann einen Strompfad erzeugen, der für den Bediener unsicher ist.Halten Sie den Stromfluss innerhalb sicherer Grenzen durch Isolierung.

In der Isolationstechnik ist es für Konstrukteure von entscheidender Bedeutung, verschiedene Isolationsgeräte entsprechend den verschiedenen Arten von isolierten Signalen und Isolationsanforderungen auszuwählen:

(1)Isolationsgeräte verlassen sich auf optische Sender und Empfänger, um die Isolationsbarriere zu überschreiten.Es gibt hauptsächlich Optokoppler (Abbildung 4-18) und isolierte 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) Analoger Transformator,der das Sendesignal und das Empfangssignal durch die elektromagnetische Induktion des Transformators koppelt (Abbildung 4-19). Transformatoren sind schwer herzustellen, und Parameter schwert zu kontrollieren sind, und es ist in der Regel unwahrscheinlich, ICs zu machen, so ist es nicht sehr hinterlassen zu bedienen. Aber Linearisierungsprobleme zwingen den Einsatz von Transformatoren zur analogen Signalisierung.

(3)Um die Unannehmlichkeiten bei der Verwendung des Transformators zu überwinden, verwendet Der Ingenieur eine modulierte Tragewelle, um das analoge Signal diese Barriere zu lassen. Also kam mit einer Kondensatorschaltung, um das modulierte Signal zu koppeln, um die Barriere zu überwinden. Die Transientenspannung mit hoher Schwenkrate, die auf die Isolationsbarriere einwirkt, kann als Signal für die Einzelkondensator Sperrvorrichtung verwendet werden, und eine Zwei Kondensator Differenzialschaltung wird entwickelt, um den Fehler zu machen. Kapazitive Barrieretechnologie wird heute in digitalen und analogen Isolationsgeräten eingesetzt.


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1. Leiterplatte signal isolation technologie
1.1 Serielle Datenströme isolieren
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, digitale Signale zu isolieren. Wenn der Datenstrom bitseriell ist, Die Optionen reichen von einfachen Optokopplern bis hin zu isolierten Transceiver-ICs.Zu den wichtigsten Designüberlegungen gehören:
(1) die erforderliche Datenrate;
(2)Der Leistungsbedarf des isolierten Endes des Systems;

(3) Ob der Datenkanal bidirektional sein muss.
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
Die Isolierung des parallelen digitalen Datenbusses hat hauptsächlich sechs Auslegungsparameter.Auf der Grundlage der seriellen Trennung,drei weitere wichtige Designparameter werden hinzugefügt:
(1) Die Bitbreite des Busses;
(2) zulässige Abweichung;
(3)Anforderungen an die Taktgeschwindigkeit.
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 vielen Systemen, Analogsignale müssen isoliert werden.Die für analoge Signale berücksichtigten Schaltungsparameter unterscheiden sich völlig von digitalen Signalen.Analoge Signale werden normalerweise zuerst berücksichtigt:

(1)Genauigkeit der Isolation;
(2) Linearität;
(3) Frequenzgang;
(4) Lärmbelästigungen;
(5) Isolierte Stromversorgung.
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 Multifunktionaler IC zur Isolierung

Vielseitige Datenerfassungs ICs mit Isolationsfunktionen geben Designern die Möglichkeit, mehrere Aufgaben über isolation sbildschirme hinweg zu erledigen.Ein komplettes Datenerfassungsgerät kann mehrere analoge Schalter enthalten, Probenahme und Halten 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. Layout und Verdrahtung von Leiterplatten-Isolationssignalen

Die Signalisolierung ist nicht nur elektrisch isoliert, aber auch möglichst isoliert im Layout und Verdrahtung der leiterplatte. Folgende Punkte werden vor allem erwähnt:
(1) Achten Sie auf das Layout des isolierten Teils der Schaltung, Versuchen Sie, es in einem bestimmten Teil der pcb board 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)Achten Sie auf die Isolierung eines Teils der Stromversorgung und Masse. 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) Die Anordnung der Isolationsvorrichtung sollte angemessen platziert werden, um die Unabhängigkeit des Isolationsteils zu gewährleisten.
(4)Ein Teil des Isolationskreises benötigt elektrostatischen Schutz, Hochspannungsschutz, elektromagnetischer Strahlenschutz, etc.Achten Sie auf die Einbauposition der Abflussschutzeinrichtung auf Leiterplatte.