介紹
電流隔離技術有多種類型，選擇合適的技術取決于隔離的類型、承受能力、應用要求，顯然還涉及成本因素。在本文中，我們將了解不同類型的隔離、它們的工作原理以及在設計中的使用位置。

電流隔離的類型
1.信號隔離
2.功率電平隔離
3.電容器作為隔離器

信號隔離
當兩個不同性質的電路使用某種類型的信號相互通信時，需要信號電平隔離。例如，兩個電路使用獨立的電源并運行不同的電壓電平。在這種情況下，為了隔離兩個獨立電源的單獨接地并在這兩個電路之間進行通信，需要信號電平隔離。
信號隔離通過使用不同類型的隔離器來完成。光隔離器和電磁隔離器主要用于信號隔離目的。這兩個隔離器可防止不同的接地源組合在一起。每個隔離器都有自己獨特的工作原理和應用，將在下面討論。

1.光隔離器
光隔離器使用光在兩個獨立電路之間進行通信。通常，光隔離器又名光耦合器在單個硅芯片內有兩個組件，一個發光二極管和一個光電晶體管。LED由一個電路控制，晶體管側與另一個電路連接。因此，LED和晶體管沒有電連接。通信只能通過光學燈完成。

考慮上圖。流行的光隔離器PC817隔離兩個獨立的電路。電路1是帶有開關的電源，電路2是連接不同5V電源的邏輯電平輸出。邏輯狀態由左電路控制。當開關閉合時，光耦合器內部的LED亮起并打開晶體管。邏輯狀態將從高更改為低。

電路1和電路2使用上述電路進行隔離。電流隔離對于上述電路非常有用。在幾種情況下，高電位接地噪聲在低電位接地中引起，并產生接地環路，進一步導致測量不準確。與PC817類似，有許多類型的光耦合器可滿足不同的應用要求。

2.電磁隔離器

光隔離器可用于直流信號隔離，但電磁隔離器（如小信號變壓器）可用于交流信號隔離。像音頻變壓器這樣的變壓器的初級和次級側是隔離的，可用于不同的音頻信號隔離。另一個最常見的用途是網絡硬件或以太網部分。脈沖變壓器用于將外部布線與內部硬件隔離。甚至電話線也使用基于變壓器的信號隔離器。但是，由于變壓器是通過電磁隔離的，因此它只能與交流電一起使用。

上圖是帶有集成脈沖變壓器的RJ45插孔的內部原理圖，用于隔離帶有輸出的MCU部分。

功率電平隔離

需要功率電平隔離，以便將低功耗敏感器件與高功率噪聲線路隔離，反之亦然。此外，功率電平隔離通過將高壓線路與操作員和系統的其他部分隔離，提供適當的危險線路電壓安全性。

1.變壓器

流行的功率電平隔離器又是變壓器。變壓器有巨大的應用，最常見的用途是從高壓源提供低電壓。變壓器在初級和次級之間沒有連接，但可以將電壓從高壓交流降壓到低壓交流，而不會失去電流隔離。

上圖顯示了一個工作中的降壓變壓器，其中初級側輸入連接到墻上插座，次級側輸入連接在阻性負載上。合適的隔離變壓器具有1：1的匝數比，并且不會改變兩側的電壓或電流水平。隔離變壓器的唯一目的是提供隔離。

2.繼電器

繼電器是一種流行的隔離器，在電子和電氣領域有著巨大的應用。根據應用的不同，電子市場上有許多不同類型的繼電器。流行的類型是電磁繼電器和固態繼電器。

電磁繼電器與電磁和機械可移動部件一起工作，通常稱為極點。它包含一個電磁鐵，用于移動極點并完成電路。當高壓電路需要從低壓電路控制時，繼電器會產生隔離，反之亦然。在這種情況下，兩個電路都是隔離的，但一個電路可以激勵繼電器以控制另一個電路。

在上圖中，兩個電路在電氣上彼此獨立。但是通過使用電路-1上的開關，用戶可以控制電路2上的負載狀態。了解有關如何在電路中使用繼電器的更多信息。

固態繼電器和機電繼電器在工作方面沒有太大區別。固態繼電器的工作原理完全相同，但機電部分被光控二極管取代。由于固態繼電器的輸入和輸出之間沒有直接連接，可能會建立電流隔離。

3.霍爾效應傳感器

不用說，電流測量是電氣和電子工程的一部分。目前有不同類型的電流傳感方法。通常需要對高電壓和高電流路徑進行測量，并且值讀取必須發送到作為測量電路一部分的低壓電路。同樣，從用戶的角度來看，侵入性測量是危險的，也是不可能實現的。霍爾效應傳感器提供精確的非接觸式電流測量，并幫助以非侵入性的方式測量通過導體的電流。它提供了適當的隔離，并確保了遠離危險電力的安全。霍爾效應傳感器利用通過導體產生的電磁場來估計通過它的電流。

芯環以非侵入性方式鉤在導體上，并且如上圖所示進行電氣隔離。

電容器作為隔離器

最不常用的隔離電路方法是使用電容器。由于效率低下和危險的故障結果，這不再是首選，但仍然知道當您想要構建粗糙的隔離器時，它可能會派上用場。電容器阻斷直流并允許傳遞高頻交流信號。由于這種優異的性能，電容器在需要阻斷兩個電路的直流電流但仍允許數據傳輸的設計中用作隔離器。

上圖顯示了用于隔離目的的電容器。發射器和接收器都是隔離的，但可以進行數據通信。

電流隔離–應用

電流隔離非常重要，應用范圍也很大。它是消費品以及工業、醫療和通信領域的重要參數。在工業電子市場中，配電系統、發電機、測量系統、電機控制器、輸入輸出邏輯設備等都需要電氣隔離。

在醫療領域，隔離是設備的主要優先事項之一，因為醫療設備可以直接與患者的身體連接。這些設備是心電圖，內窺鏡，除顫器，各種想象設備。消費級通信系統也使用電流隔離。一個常見的例子是以太網、路由器、切換器、電話交換機等。普通消費品，如充電器、SMPS、計算機邏輯板是使用電流隔離的最常見產品。

電流隔離的實際示例

以下電路是與微控制器單元在RS-485通信線路上電隔離全雙工ICMAX14852（通信速度為500kbps）或MAX14854（通信速度為25Mbps）的典型應用電路。該IC由流行的半導體制造公司MaximIntegrated制造。

這個例子是工業設備上電流隔離的例子之一。RS-485是工業設備中廣泛使用的傳統通信協議。RS-485的流行用途是在TTL段上使用MODBUS協議。

假設高壓交流變壓器通過RS-485協議提供安裝在變壓器內部的傳感器數據。需要將PLC設備與RS-485端口連接，以從變壓器收集數據。但問題出在直接溝通線上。PLC使用非常低的電壓電平，并且對高ESD或浪涌非常敏感。如果采用直接連接，PLC可能處于高風險之中，需要電氣隔離。

這些IC對于保護PLC免受ESD或浪涌的影響非常有用。

根據數據表，兩款IC的耐受能力為+/-35kVESD，2.75kVrms的耐受隔離電壓長達60秒。不僅如此，這些IC還確認445Vrms的工作隔離電壓，使其成為工業自動化設備中使用的合適隔離器。