Blog de PCB - Tecnología de aislamiento de señales de placas de PCB

La tecnología de aislamiento de señales de tablero de PCB está diseñada para que las señales digitales o analógicas no tengan una conexión de corriente a través de la barrera entre el extremo de transmisión y el extremo receptor durante la transmisión. Esto permite una diferencia de hasta unos pocos miles de voltios entre el nivel de puesta a tierra o de referencia del exterior del transmisor y del receptor y evita que la corriente del circuito entre los diferentes potenciales de puesta a tierra dañe la señal. Las principales aplicaciones son: (1) el ruido de puesta a tierra del sistema es alto y es fácil dañar la señal. El aislamiento puede separar la señal en un subsistema de señal limpio conectado a tierra y fuente de alimentación para garantizar la fiabilidad de la parte de aislamiento de la señal y cumplir con los requisitos de diseño del sistema. (2) la diferencia de voltaje del sistema es muy grande. Por ejemplo, en los circuitos de alta corriente, generalmente convertimos el voltaje de trabajo en el rango de trabajo permitido del IC mediante aislamiento. (3) las conexiones eléctricas entre los niveles de referencia pueden generar rutas de corriente inseguras para el operador. Mantener la corriente eléctrica dentro de un rango seguro a través del aislamiento.

En la tecnología de aislamiento, es fundamental que los diseñadores seleccionen diferentes dispositivos de aislamiento de acuerdo con diferentes tipos de señales de aislamiento y requisitos de aislamiento: (1) los dispositivos de aislamiento dependen de emisores y receptores ópticos para cruzar la barrera de aislamiento. Hay principalmente acopladores ópticos (figura 4 - 18) y transceptores aislados ic. La corriente eléctrica del sistema se interrumpe por la luz y los condensadores evitan la interferencia eléctrica. Tales dispositivos se utilizan para señales digitales. (2) transformador analógico, que acopla la señal enviada y la señal recibida a través de la inducción electromagnética del transformador (figura 4 - 19). Los transformadores son difíciles de fabricar, los parámetros son difíciles de controlar y, por lo general, es imposible fabricar ic, por lo que no es muy conveniente de usar. Pero el problema de la linealización obligó al uso de transformadores para aislar las señales analógicas. (3) para superar las inconvenientes del uso de transformadores, los ingenieros utilizan portadores modulados para hacer que las señales analógicas pasen por esta barrera. Por lo tanto, hemos diseñado un circuito de condensadores para acoplar la señal de modulación a la barrera. El voltaje instantáneo de alta velocidad de conversión que actúa sobre la barrera de aislamiento se puede utilizar como señal de un dispositivo de barrera de un solo capacitor y se ha desarrollado un circuito diferencial de doble capacitor para generar errores. La tecnología de barrera capacitiva se utiliza ahora en dispositivos de aislamiento digitales y analógicos.

1. la tecnología de aislamiento de señales de tablero de PCB 1.1 tiene varias opciones para aislar las señales digitales de flujo de datos en serie. Si el flujo de datos es un poco en serie, las opciones van desde un simple acoplador óptico hasta un IC transceptor aislado. Las consideraciones clave de diseño incluyen: (1) la tasa de datos necesaria; (2) requisitos de potencia en el extremo de aislamiento del sistema; (3) si el canal de datos debe ser bidireccional. el acoplador óptico basado en LED es una tecnología utilizada para aislar problemas de diseño. Ahora hay IC basados es es en LED que se pueden utilizar para velocidades de datos de 10 GB / S y más. Una consideración de diseño importante es que la salida de luz LEC disminuye con el tiempo. Por lo tanto, en las primeras etapas, se debe proporcionar una corriente excesiva a los LED para que todavía puedan proporcionar suficiente intensidad de luz de salida durante un período de tiempo. La necesidad de proporcionar una corriente excesiva es un problema grave, ya que puede haber un suministro limitado de electricidad en el lado de la cuarentena. Debido a que los LED pueden requerir una corriente de conducción mayor que la corriente de conducción proporcionada por el nivel de salida lógica simple, generalmente se necesitan circuitos de conducción especiales.

1.2 El aislamiento del bus de datos digital paralelo del sistema de bus de datos paralelo tiene seis parámetros de diseño Principales. Sobre la base del aislamiento en serie, se añaden tres parámetros principales de diseño: (1) el ancho de bits del bus; (2) desviación permitida; (3) requisitos de velocidad del reloj. la matriz de acopladores ópticos puede completar esta tarea, pero el circuito de soporte puede ser complicado. El desajuste en el tiempo de propagación entre los acopladores ópticos provocará una desviación de los datos, lo que dará lugar a errores de datos en el extremo receptor. Para minimizar este problema, se utilizan acopladores digitales aislados para soportar el doble colchón de datos en la entrada y salida.

1.3 Las señales analógicas están aisladas en muchos sistemas, y las señales analógicas deben aislarse. Los parámetros del circuito considerados por la señal analógica son completamente diferentes de los de la señal digital. Por lo general, las señales analógicas se consideran primero: (1) precisión de aislamiento; (2) lineal; (3) respuesta de frecuencia; (4) consideraciones de ruido; (5) fuente de alimentación aislada. los requisitos para la fuente de alimentación y la puesta a tierra son altos, especialmente para el nivel de entrada, que requiere que la fuente de alimentación y el punto de puesta a tierra del nivel de entrada no se vean perturbados por otras partes del circuito, es decir, el uso de la fuente de alimentación aislada. También hay que tener en cuenta que la precisión básica o la lineal de los amplificadores aislados no se pueden mejorar a través de los circuitos de aplicación correspondientes, pero estos circuitos pueden reducir el ruido y reducir los requisitos de potencia del nivel de entrada.

1.4 El IC multifuncional de adquisición de datos con función de aislamiento del IC multifuncional para aislamiento brinda a los diseñadores la oportunidad de realizar múltiples tareas en la pantalla de aislamiento. Un dispositivo completo de adquisición de datos puede incluir múltiples interruptores analógicos, circuitos de muestreo y retención, amplificadores de instrumentos de ganancia programables, convertidores A / D y uno o más canales digitales de E / S. Todas estas funciones se controlan a través de puertos de datos en serie. en diseños muy diferentes con potenciales de puesta a tierra en el sistema, los diseñadores pueden elegir y utilizar muchos dispositivos. Cada dispositivo está diseñado para las necesidades únicas del sistema. La integración de alto nivel de rendimiento del nuevo dispositivo le permite realizar operaciones más complejas a través de barreras de aislamiento previamente imposibles.

2. el diseño de la señal de aislamiento de PCB y el aislamiento de la señal de cableado no solo están aislados eléctricos, sino que también están aislados en la medida de lo posible en el diseño y cableado de pcb. Preste atención principalmente a los siguientes puntos: (1) preste atención a la disposición de la parte de aislamiento del circuito, trate de colocarlo en una parte de la placa de circuito y tenga cierta separación de otros circuitos. Trate de asegurarse de que esta parte del circuito no esté perturbada por otras señales. (2) preste atención al aislamiento de parte de la fuente de alimentación y la tierra. Asegúrese de aislar la fuente de alimentación y el suelo, especialmente las señales analógicas. La limpieza de la fuente de alimentación y el suelo es alta. Es necesario aislar la fuente de alimentación y la puesta a tierra de esta parte del circuito a través del transformador. Al cableado, también se debe organizar y asignar una fuente de alimentación independiente, un rastro de tierra o una red. (3) la disposición del dispositivo de aislamiento debe organizarse razonablemente para garantizar la independencia de los componentes de aislamiento. (4) algunos circuitos de aislamiento requieren protección estática, protección de alta tensión, protección contra radiación electromagnética, etc., preste atención a la posición de instalación del equipo de protección de salida en la placa de pcb.