電磁兼容中的隔離技術(shù)分析

2.3.4 變壓器存在漏磁

變壓器的漏磁易對(duì)變壓器附近的元器件和導(dǎo)線形成干擾，為此，在選用變壓器作隔離時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇漏磁小的變壓器，否則，應(yīng)對(duì)變壓器加強(qiáng)磁場(chǎng)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(jìn)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(dāng)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(gè)繞組之間以及對(duì)地的絕緣強(qiáng)度

繞組之間以及對(duì)地的絕緣強(qiáng)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(dòng)、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(duì)變壓器的鐵心損耗產(chǎn)生影響，而且變壓器的阻抗與頻率密切相關(guān)。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(shí)現(xiàn)的，當(dāng)變壓器繞組間寄生電容較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)與屏蔽和接地技術(shù)相配合。

2.4 變壓器的種類和應(yīng)用

2.4.1 普通變壓器

普通變壓器在工頻場(chǎng)合只作為一般電源變壓器用，將某一等級(jí)的電壓和電流轉(zhuǎn)變成另一等級(jí)的電壓和電流，由于沒有采用任何特殊措施，對(duì)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(jí)，加屏蔽為pF級(jí)），為了提高對(duì)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(yīng)盡量短，否則因接地線的阻抗分壓而使對(duì)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(duì)干擾的衰減。

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

如果在上述基礎(chǔ)上，再對(duì)變壓器的每個(gè)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(huì)更好。

2.4.3 脈沖變壓器

在電力電子設(shè)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(jí)間耦合。脈沖變壓器的主要參數(shù)為有效脈沖導(dǎo)磁率、起始導(dǎo)磁率、漏感、分布電容以及匝比等。

2.4.4 測(cè)量變壓器

一般測(cè)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(qiáng)電的電壓或電流隔離并轉(zhuǎn)換為弱電的電壓或電流。測(cè)量變壓器的主要參數(shù)為絕緣電壓、電壓（或電流）的轉(zhuǎn)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(yīng)進(jìn)行電磁測(cè)量的器件，由于磁場(chǎng)的介入而實(shí)現(xiàn)電的隔離。霍爾傳感器具有精度高、線性度好、動(dòng)態(tài)性能好、頻率響應(yīng)寬和壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

3 光電隔離技術(shù)

3.1 光電耦合器

光電隔離采用光電耦合器來實(shí)現(xiàn)，即通過半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）的光發(fā)射和光敏半導(dǎo)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(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。由于發(fā)光二極管和光敏半導(dǎo)體是互相絕緣的，從而實(shí)現(xiàn)了電路的隔離。

當(dāng)給發(fā)光二極管加以正向電壓時(shí)，由于空間電荷區(qū)勢(shì)壘下降，P區(qū)空穴注入到N區(qū)，產(chǎn)生電子與空穴的復(fù)合，復(fù)合時(shí)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(fù)合時(shí)放出的光通量越大。當(dāng)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(dāng)光敏半導(dǎo)體，比如光敏二極管，受到光照射時(shí)，在PN結(jié)附近產(chǎn)生的光生電子－空穴對(duì)在PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)作用下形成光電流。光的照度越強(qiáng)，光電流就越大。當(dāng)光敏半導(dǎo)體沒受到光照射時(shí)，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(dǎo)體的輸出電流的函數(shù)關(guān)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(shù)進(jìn)行校正。

3.3 光電耦合器的應(yīng)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(dǎo)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(gè)pF）所以能阻止電路性耦合產(chǎn)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。