電磁兼容中的隔離技術分析

2.3.4 變壓器存在漏磁

變壓器的漏磁易對變壓器附近的元器件和導線形成干擾，為此，在選用變壓器作隔離時，應當選擇漏磁小的變壓器，否則，應對變壓器加強磁場屏蔽。

2.3.5 變壓器原、副邊間存在寄生電容

由于電源變壓器原、副邊間存在寄生電容，進入電源變壓器原邊的高頻干擾能通過寄生電容耦合到的副邊。而在電源變壓器原、副邊間增加靜電屏蔽后，該屏蔽與繞組間形成新的分布電容，當將屏蔽接地后，可以將高頻干擾通過這一新的分布電容引回地，而起到抗電磁干擾的作用。

2.3.6 幾個繞組之間以及對地的絕緣強度

繞組之間以及對地的絕緣強度取決于需要隔離的耐壓水平。該耐壓水平包括工作電壓、電壓波動、可能的瞬態(tài)過電壓以及為可靠工作而留有的余量。

2.3.7 工作頻率

工作頻率不僅對變壓器的鐵心損耗產生影響，而且變壓器的阻抗與頻率密切相關。比如：電感L的阻抗與頻率成正比，而電容C的阻抗與頻率成反比。

由于磁電隔離是通過變壓器而實現(xiàn)的，當變壓器繞組間寄生電容較大時，應當與屏蔽和接地技術相配合。

2.4 變壓器的種類和應用

2.4.1 普通變壓器

普通變壓器在工頻場合只作為一般電源變壓器用，將某一等級的電壓和電流轉變成另一等級的電壓和電流，由于沒有采用任何特殊措施，對高頻的電路隔離效果較差。

2.4.2 隔離變壓器

由于普通變壓器繞組間的寄生電容較大（未加屏蔽層為nF級，加屏蔽為pF級），為了提高對高頻干擾的隔離效果，可以在普通變壓器繞組間增加一層屏蔽，并將該層屏蔽接地（接地線的長度應盡量短，否則因接地線的阻抗分壓而使對干擾的衰減變差）而成為隔離變壓器。圖1為典型單屏蔽層隔離變壓器的對干擾的衰減。

圖1 單 屏 蔽 層 隔 離 變 壓 器 的 典 型 對 干 擾 的 衰 減 能 力

如果在上述基礎上，再對變壓器的每個繞組都分別增加一層屏蔽，并將各繞組的屏蔽分別接到各繞組的低電位上，其隔離效果會更好。

2.4.3 脈沖變壓器

在電力電子設備中，脈沖變壓器多用于晶閘管觸發(fā)電路、間歇振蕩器和脈沖放大器的級間耦合。脈沖變壓器的主要參數(shù)為有效脈沖導磁率、起始導磁率、漏感、分布電容以及匝比等。

2.4.4 測量變壓器

一般測量用的變壓器是指電壓互感器和電流互感器。電壓互感器或電流互感器將強電的電壓或電流隔離并轉換為弱電的電壓或電流。測量變壓器的主要參數(shù)為絕緣電壓、電壓（或電流）的轉換比及其精度等。

2.5 霍爾傳感器

霍爾傳感器是利用霍爾效應進行電磁測量的器件，由于磁場的介入而實現(xiàn)電的隔離。霍爾傳感器具有精度高、線性度好、動態(tài)性能好、頻率響應寬和壽命長等優(yōu)點。

3 光電隔離技術

3.1 光電耦合器

光電隔離采用光電耦合器來實現(xiàn)，即通過半導體發(fā)光二極管（LED）的光發(fā)射和光敏半導體（光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等）的光接收，來實現(xiàn)信號的傳遞。由于發(fā)光二極管和光敏半導體是互相絕緣的，從而實現(xiàn)了電路的隔離。

當給發(fā)光二極管加以正向電壓時，由于空間電荷區(qū)勢壘下降，P區(qū)空穴注入到N區(qū)，產生電子與空穴的復合，復合時放出大部分為光形式的能量。給發(fā)光二極管加的正向電壓越高，復合時放出的光通量越大。當然，給發(fā)光二極管加的正向電壓受其最大允許電流的限制。

當光敏半導體，比如光敏二極管，受到光照射時，在PN結附近產生的光生電子－空穴對在PN結的內電場作用下形成光電流。光的照度越強，光電流就越大。當光敏半導體沒受到光照射時，只有很小的暗電流。

3.2 光電耦合器的特性

光電耦合器的特性是用發(fā)光二極管的輸入電流和光敏半導體的輸出電流的函數(shù)關系來表示的，如圖2所示。

圖2 光 電 耦 合 器 的 特 性 曲 線

從光電耦合器的特性曲線可以看出，光電耦合器的線性度較差，可以利用反饋技術進行校正。

3.3 光電耦合器的應用

由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小，它所能提供的電流并不大，不易使半導體二極管發(fā)光；由于光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響；光電耦合器的隔離電阻很大（約1012Ω）、隔離電容很?。s幾個pF）所以能阻止電路性耦合產生的電磁干擾。光電耦合器的隔離阻抗隨著頻率的提高而降低，抗干擾效果也將降低。