Güç kaynağı devresinin diğer devreler, donanım, altyapı veya insan kullanıcılarıyla etkileşime geçme potansiyeli olduğu sürece yıkıcı aşırı voltaj durumları ortaya çıkabilir.Akım ve potansiyel etkileşim noktaları arasındaki fiziksel veya elektronik izolasyon (genellikle elektrik izolasyonu olarak adlandırılır) devrelerin güvenliği ve sürekli çalışması için çok önemlidirİzolasyon, çıkış sinyalindeki gereksiz gürültüyü de azaltabilir.
İzolasyon gereksinimleri robotlarda, yüksek voltajlı elektrik şebekesi ekipmanlarında, fabrika atölyesi ekipmanlarında, otomotiv uygulamalarında ve tüketici ürünlerinde çok yaygındır.Ayrıca, başvuruların özelliğini de göz önünde bulundurmak gerekir.Değişken giriş voltajı, pil gücünün kullanımı veya kompakt ambalaj ihtiyacı gibi.
Doğru yalıtım bileşenlerini seçmek için, tasarımcıların çeşitli yalıtım yapılarının avantajlarını, dezavantajlarını ve bileşimini anlaması gerekir.En etkili yöntemleri kullanabilirler., güvenilir ve alan tasarrufu elektronik tasarım izolatörler.
İzolatörü tanımaya çalış.
Elektrik yalıtımı çeşitli yollarla sağlanabilir, ancak hepsi ortak bir temel prensibe sahiptir: Birincil taraftaki yüksek voltaj girişi düşük voltajdan yalıtılır,bazı fiziksel engellerden aşağı akım ikincil tarafıİzolasyon bariyerinin ayrıntıları ve izolatör türüne bağlı olarak izolasyon bariyerinden güç, sinyalleri veya her ikisini aktarma yöntemi.
Optocoupler, birincil taraftaki sinyali elektrik darbelerinden fotonlara dönüştürmek için LED kullanır. İkincil tarafta, fototransistörler, fotodiyotlar,veya fotoelektrik alan etkisi tranzistörleri fotonları alır ve onları elektrik sinyallerine dönüştürür.Birincil ve ikincil devreleri fiziksel olarak izole etmenin yanı sıra, optocouplerler ayrıca çıkış sinyalindeki gereksiz gürültüyü otomatik olarak ortadan kaldırabilir ve topraklama döngüsünü önleyebilir.
Bir manyetik çiftlemede, transformatörün birincil sargıdaki gerilim manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan ikincil sargıdaki indüksiyon gerilimi oluşturur.böylece elektrikli yalıtımı korurken elektrik sinyalleri iletilirTransformörler tek bir demir çekirdeğinde iki bağımsız sargıya sahip olabilirler veya her biri yalıtım malzemesiyle ayrılan kendi demir çekirdeğinin etrafında sargı yarası olan iki induktor olabilirler.Tasarımcılar manyetik birleştirmeyi seçmelerinin nedeni yüksek voltaj kapasitesidir., nispeten hızlı yanıt süresi ve sinyal gürültüsünü filtreleme yeteneği.ve elektromanyetik müdahale üretimi de dikkate alınmalıdır..
Kapasitif çiftleyici, dielektrik bir malzemeyle ayrılmış iki elektrodan oluşan bir kondansatör kullanır. Giriş voltajı birincil yan elektrot üzerinde yük biriktirir.Bu bir elektrik alanı oluşturur ve ikincil elektrot üzerinde bir voltaj indüklerKapasitif çiftleştiriciler küçük boyutları, düşük güç tüketimi ve giriş değişikliklerine hızlı yanıtları ile bilinir.İzolasyon kapıları üzerinden elektrik sinyalleri iletmek için onları uygun ve verimli hale getirmekTasarımcılar kapasitif çiftleştiricileri giriş voltajının, çevresel nemin ve kapasitelerini aşan dielektrik bozuklukların etkilerinden korumak için önlemler almalıdır.
Dijital izolatörleri kullanın.
Yukarıdaki tiplerden herhangi bir izolatör, entegre devre (IC) üzerindeki dijital izolatör sistemine entegre edilebilir.Bu topolojik yapılar, tek bir çip üzerinde tam bir dijital izolasyon sistemi oluşturmak için güç modülleri veya sinyal iletim bileşenleri ile daha da entegre edilebilir.Dijital izoleatör sistemlerinin ortak topoloji yapıları arasında flyback, yarı köprü ve push-pull bulunur.
Flyback güç kaynağı, bir transformatör oluşturmak için bir şunt indüktörü ile bir buck boost dönüştürücü birleştiren manyetik bir izolasyon şeklini benimser.Bu sayede, gerekli çıkışla eşleşmek için sürekli akım (DC) girişinin voltajını arttırmak veya azaltmak. Buck boost dönüştürücü geri bildirim üç aşamalı bir indüktor sargı veya optocoupler tarafından sağlanır. Düşük güç uygulamalarında flyback güç kaynakları kullanmak önerilir,Ancak tasarımcılar gereksiz EMI'nin oluşabileceğini bilmeliler..
Yarım köprü (H-köprü) tasarımı, bir H-köprü kare dalga jeneratörü, iki indüktörden ve bir kondansatörden (LLC) oluşan bir rezonans devresi,ve gerekli DC çıkış voltajını sağlayabilecek iki düzleyiciBazı tasarımlarla karşılaştırıldığında, düzleyici daha yüksek çıkış gücüne ulaşabilir ve orta güç uygulamaları için H köprüsü izolasyon tasarımını kullanmak önerilir.
İzlenmiş güç kaynağı, manyetik birleştirme için iki transformatör kullanır. İki anahtar, giriş voltajını almak için transformatörü alternatif olarak değiştirir.İkincil tarafındaki iki tam köprü düzleyici diyot, voltaj değişikliklerini tahmin edebilir ve onları simetrik çıkışlara ayarlayabilir.
Kontrolü artırmak için, tasarımcılar, itme-çekiş cihazına transformatör sürücüleri eklemeyi seçebilirler.ve BBM modunda anahtarların açılış ve kapanışını koordine etmek için bir mantık denetleyiciBu mod, iki anahtarı aynı anda bağlamanın neden olduğu hasarlardan iç ve aşağı akım bileşenlerini korurken nispeten sabit bir çıkış sinyali oluşturabilir.
Transformör sürücüleri olan sistemler, çıkışı kontrol etmek, düzleyici diyotları değiştirmek veya işlevselliklerini artırmak için düşük düşme doğrusal düzenleyicileri (LDO) de kullanabilir.Voltaj farkı, giriş voltajı ve çıkış voltajı arasındaki minimum farktır.LDO'da bu fark son derece küçüktür ve geniş bir giriş voltaj aralığında güvenilir çalışmayı sağlar.