Čo je galvanická izolácia

Galvanické oddelenie alebo galvanické oddelenie je všeobecný princíp elektrického (galvanického) oddelenia príslušného elektrického obvodu vo vzťahu k iným elektrickým obvodom. Vďaka galvanickému oddeleniu je možné prenášať energiu alebo signál z jedného elektrického obvodu do druhého elektrického obvodu bez priameho elektrického kontaktu medzi nimi.

Galvanické oddelenie umožňuje zaručiť najmä nezávislosť signálneho obvodu, pretože nezávislá prúdová slučka signálového obvodu je vytvorená s ohľadom na prúdy iných obvodov, napríklad silového obvodu, počas meraní a spätnej väzby. obvodov. Toto riešenie je užitočné na zabezpečenie elektromagnetickej kompatibility: zvyšuje odolnosť proti šumu a presnosť merania. Galvanické oddelenie vstupu a výstupu zariadení často zlepšuje ich kompatibilitu s inými zariadeniami v drsnom elektromagnetickom prostredí.

Galvanické oddelenie samozrejme zabezpečuje aj bezpečnosť pri práci ľudí s elektrickými zariadeniami.Toto je jedno opatrenie a izolácia konkrétneho okruhu by sa mala vždy zvážiť v spojení s inými opatreniami elektrickej bezpečnosti, ako je ochranné uzemnenie a obvody obmedzujúce napätie a prúd.

Na zabezpečenie galvanického oddelenia je možné použiť rôzne technické riešenia:

• indukčné (transformátorové) galvanické oddelenie, ktoré sa používa v transformátory a na izoláciu digitálnych obvodov;

• optická izolácia pomocou optočlena (optron) alebo optorelé, ktorých použitie je typické pre mnohé moderné impulzné napájacie zdroje;

• kapacitné galvanické oddelenie, keď je signál privádzaný cez veľmi malý kondenzátor;

• elektromechanické oddelenie napr. elektromechanické relé. 

V súčasnosti sú veľmi rozšírené dve možnosti galvanického oddelenia v obvodoch: transformátor a optoelektronika.

Konštrukcia galvanického oddelenia transformátorového typu zahŕňa použitie magnetického indukčného prvku (transformátora) s jadrom alebo bez neho, pričom výstupné napätie sa odoberá zo sekundárneho vinutia, ktoré je úmerné vstupnému napätiu zariadenia. Pri aplikácii tejto metódy je však dôležité zvážiť nasledujúce nevýhody:

• výstupný signál môže byť ovplyvnený interferenciou z nosného signálu;

• Izolačná frekvenčná modulácia obmedzuje šírku pásma;

• Veľké veľkosti.

Vývoj polovodičovej technológie v posledných rokoch rozšíril možnosti konštrukcie optoelektronických zariadení na izoláciu na báze optočlenov.

Princíp činnosti optočlena je jednoduchý: LED vyžaruje svetlo, ktoré je vnímané fototranzistorom.Takto sa vykonáva galvanické oddelenie obvodov, z ktorých jeden je pripojený k LED a druhý k fototranzistoru.

Toto riešenie má množstvo výhod: široký rozsah oddeľovacích napätí, až do 500 voltov, čo je dôležité pre budovanie systémov na zadávanie údajov, možnosť pracovať s oddeľovacími signálmi až do desiatok megahertzov, malé veľkosti komponentov.

Bez galvanického oddelenia je maximálny prúd pretekajúci medzi obvodmi obmedzený len na relatívne malé elektrické odpory, čo môže viesť k vyrovnávacím prúdom, ktoré môžu poškodiť komponenty obvodu aj osoby, ktoré sa dotýkajú nechránených zariadení. Oddeľovacie zariadenie špecificky obmedzuje prenos energie z jedného okruhu do druhého.