PCB 블로그 - PCB 보드 신호 격리 기술

PCB 보드 신호 격리 기술은 디지털 또는 아날로그 신호가 전송될 때 전송단과 수신단 사이의 장벽을 통과하는 전류 연결을 가지지 않도록 하기 위한 것이다.이를 통해 송신기와 수신기 외부의 접지 또는 참조 레벨 사이의 차이가 최대 수천 볼트에 달하고 서로 다른 접지 전위 사이의 회로 전류가 신호를 손상시키는 것을 방지할 수 있습니다.주요 응용은 (1) 시스템 접지 소음이 비교적 커서 신호를 손상시키기 쉽다.격리는 신호를 깨끗한 신호 서브시스템 접지와 전원으로 분리하여 신호 격리 부분의 신뢰성을 확보하고 시스템 설계 요구를 만족시킬 수 있다.(2) 시스템의 전압 차이가 매우 크다.예를 들어, 큰 전류 회로에서 우리는 일반적으로 격리를 통해 작업 전압을 IC의 허용 작업 범위로 변환합니다.(3) 참조 액위 간의 전기 연결은 운영자에게 안전하지 않은 전류 경로를 생성할 수 있습니다.격리를 통해 전류를 안전한 범위 내에 유지하다.

격리 기술에서 설계자는 서로 다른 유형의 격리 신호와 격리 요구에 따라 서로 다른 격리 장치를 선택하는 것이 매우 중요하다. (1) 격리 장치는 광학 송신기와 수신기에 의존하여 격리 장벽을 뛰어넘는다.주로 광 결합기 (그림 4-18) 와 격리 트랜시버 IC가 있습니다.시스템의 전류가 빛에 의해 중단되었고, 콘덴서도 전기 방해를 피했다.이 장치는 디지털 신호에 사용됩니다.(2) 아날로그 변압기, 변압기의 전자기 감응을 통해 신호와 수신 신호를 결합시킨다 (그림4-19).변압기는 제조하기 어렵고 매개변수도 제어하기 어려우며 일반적으로 IC를 제조할 수 없기 때문에 사용하기가 쉽지 않다.그러나 선형화 문제로 인해 아날로그 신호를 격리하기 위해 변압기를 사용해야 했다.(3) 변압기를 사용하는 불편을 극복하기 위하여 공정사는 변조반송파를 사용하여 아날로그신호가 이 장벽을 통과하도록 하였다.그래서 우리는 변조 신호를 장벽에 결합시키는 콘덴서 회로를 설계했다.격자에 작용하는 고전환속도 순식간 전압은 단일 격자 부품의 신호로 사용할 수 있으며 오차를 발생시키는 이중 격자 차분 회로를 개발했다.커패시터 베이스 기술은 이제 디지털 및 아날로그 격리 장치에 사용됩니다.

1. PCB 보드 신호 격리 기술 1.1 격리 직렬 데이터 흐름 격리 디지털 신호는 여러 가지 선택이 있다.데이터 흐름이 비트 직렬인 경우 옵션 범위는 단순한 광 결합기에서 분리된 트랜시버 IC까지입니다.주요 설계 고려 사항은 (1) 필요한 데이터 속도,(2) 시스템 격리단의 전력 요구사항;(3) 데이터 채널이 양방향이어야 하는지 여부.LED 기반 광 결합기는 설계 문제를 격리하는 기술입니다.현재 10Mb/s 이상의 데이터 속도에 사용할 수 있는 LED 기반 IC가 있습니다.중요한 설계 고려 사항 중 하나는 LEC 광 출력이 시간이 지남에 따라 감소한다는 것입니다.따라서 초기 단계에서는 LED에 과도한 전류를 공급하여 일정 기간 동안 충분한 출력 광도를 제공할 수 있어야 합니다.과도한 전류를 공급해야 하는 것은 격리된 측면에서 제한된 전력 공급이 있을 수 있기 때문에 심각한 문제이다.LED는 단순 논리 출력 레벨보다 더 큰 구동 전류가 필요할 수 있기 때문에 일반적으로 특별한 구동 회로가 필요합니다.

1.2 격리 병렬 데이터 버스 시스템 병렬 디지털 데이터 버스의 격리는 주로 6개의 설계 파라미터가 있다.직렬 격리에 기초하여 세 가지 주요 설계 매개변수를 추가했다: (1) 버스의 비트 폭;(2) 편차 허용;(3) 클럭 속도 요구사항.광 결합기 어레이는 이 작업을 수행할 수 있지만 지원 회로가 복잡할 수 있습니다.광 결합기 간의 전파 시간이 일치하지 않으면 데이터가 기울어져 수신단의 데이터 오류가 발생할 수 있습니다.이 문제를 최소화하기 위해 입력과 출력의 이중 버퍼 데이터 버퍼를 지원하는 격리 디지털 결합기를 사용합니다.

1.3 아날로그 신호는 많은 시스템에서 분리되고 아날로그 신호는 반드시 분리되어야 한다.아날로그 신호가 고려하는 회로 매개 변수는 디지털 신호와 완전히 다르다.아날로그 신호는 일반적으로 (1) 격리 정밀도를 먼저 고려한다.(2) 선형,(3) 주파수 응답;(4) 소음 고려;(5) 전원 공급 장치를 분리합니다.전원 공급 장치 및 접지에 대한 높은 요구 사항, 특히 입력 수준에서는 회로의 다른 부분으로부터 전원 공급 장치와 접지선의 간섭을 받지 않고 격리 전원을 사용해야 합니다.또한 격리 증폭기의 기본 정밀도나 선형도는 해당 응용 회로를 통해 향상될 수 없지만, 이러한 회로는 소음을 낮추고 입력 수준의 전력 요구를 낮출 수 있다는 점에 유의해야 한다.

1.4 격리에 사용되는 다기능 IC 격리 기능을 가진 다기능 데이터 수집 IC는 설계자가 격리 화면에서 여러 가지 작업을 수행할 수 있는 기회를 제공한다.하나의 완전한 데이터 수집 장치는 여러 개의 아날로그 스위치, 샘플링 및 유지 회로, 프로그래밍 가능한 이득 계측 증폭기, A/D 변환기 및 하나 이상의 디지털 I/O 채널을 포함할 수 있습니다.이 모든 기능은 직렬 데이터 포트를 통해 제어됩니다. 설계자는 시스템의 접지 전위가 매우 다른 설계에서 많은 장치를 선택하고 사용할 수 있습니다.각 디바이스는 고유한 시스템 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.새로운 디바이스의 높은 수준의 성능 통합을 통해 이전에는 불가능했던 분리 장벽을 뛰어넘어 보다 복잡한 작업을 수행할 수 있습니다.

2. PCB 격리 신호 레이아웃과 배선 신호 격리는 전기적으로 격리될 뿐만 아니라 PCB의 레이아웃과 배선에서도 가능한 한 격리된다.주로 다음과 같은 몇 가지를 주의해야 한다. (1) 회로 격리 부분의 배치에 주의하고, 가능한 한 회로 기판의 한 부분에 배치하고, 다른 회로와 일정한 분리를 해야 한다.가능한 한 회로의 이 부분이 다른 신호의 방해를 받지 않도록 확보해야 한다.(2) 일부 전원과 접지의 격리에 주의한다.전원과 지선, 특히 아날로그 신호를 격리해야 한다.전원과 접지의 청결도가 비교적 높다.변압기를 통해 회로 이 부분의 전원과 접지를 격리할 필요가 있다.케이블을 연결할 때는 별도의 전원, 접지 경로 또는 네트워크를 배치하고 할당해야 합니다.(3) 격리 장치의 배치는 격리 부품의 독립성을 확보하기 위해 합리적으로 배치해야 한다.(4) 일부 격리회로는 정전기보호, 고압보호, 전자기복사보호 등이 필요하며 류출보호설비의 PCB판에 설치된 위치에 주의를 돌려야 한다.