如果您是在危險的高壓區域工作的人，您可能會稍作停頓，然后考慮一下您是否擁有正確的電氣保護。如果您周圍系統的設計者選擇了符合國際安全標準的兩道屏障或加強隔離的設備，那么您就很有可能獲得安全保護。兩種類型的屏障都可以保護系統電子設備，最重要的是可以保護使用該設備的人員。

如果系統缺乏適當的電流隔離保護，則握手可以進行得很好，也可能不能那么好。

其他設備或人員周圍的高壓系統需要多層電氣隔離。電流隔離是為了防止有害的交流電流在正常運行的電氣系統，部件或人體之間流動，同時仍允許信號和功率傳輸發生。正如他們所說：“電流，而不是電壓，是致命的。”甚至觸摸非電隔離的電路也會損壞設備，電路和人員。

在解決數字隔離難題時，您可以使用三個IC選項。電隔離的這些示例是光耦合器和隔離的數字耦合器。具體來說，這包括具有LED和光電檢測器的光耦合器；磁耦合器，具有堆疊的帶有聚酰亞胺隔板的IC電感器；以及電容耦合器，它們具有在電容器極板之間具有二氧化硅（SiO2）電介質的IC電容器。該博客深入探討了電容隔離技術背后的細節。

功能隔離

有兩種情況需要隔離。第一種稱為功能隔離。功能隔離可確保電路正常運行。一個完美的例子是用隔離裝置斷開接地回路。斷開環路時，一個或多個通道會跨在電路接地的接口上（圖2）。

圖2單個隔離通道可產生有效的功能隔離。

在圖2中，此隔離屏障由底板，SiO2電介質和頂板組成。在SiO的厚度2電介質支撐件的最大重復峰值電壓（VIORM）630V的P，最大工作電壓（VIOWM445V的）RMS，最大瞬時隔離電壓（VIOTM6000V的）P，和最大隔離承受電壓（VISO）為3000VRMS。最大浪涌隔離電壓（VIOSM），按照IEC61000-4-5等于10kV。這種四通道電容隔離器件也可以采用降噪策略工作。在降噪電路中，屏障上有多個隔離通道，例如ADC的數字SPI通信線。這種隔離將低噪聲傳感器電路與電路的噪聲其余部分分離開來。

雙重隔離

安全法規要求雙重或加強隔離，并具有第二個隔離屏障以實現冗余。即使第一個障礙物失效，附加的障礙物也可提供電擊保護。強大的雙重隔離保護了模擬前端或外部工業背板/通信端口，這些端口設計用于在惡劣環境下提高自動化程度。雙重隔離需要串聯兩個等效的隔離設備（圖3）。

圖3兩個單個隔離屏障設備的串聯布置創建了一個雙重隔離屏障。

在圖3中，兩個獨立的設備具有等效的隔離柵。兩種SiO2電介質的厚度在VIORM等于630VRMS，VIOWM等于445VP，VIOTM等于6000VP，VISO等于3000VRMS以及VIOSM等于10kV時支持隔離規范。

每個IEC61000-4-5的最大浪涌隔離電壓（VIOSM）等于10kV，這量化了器件承受極高電壓脈沖的能力。

加強隔離

增強的隔離通過使用一種具有兩級功能隔離所需的電氣強度，可靠性和防震保護的設備，使系統更緊湊。VIORM，VIOWM，VIOTM，VISO和VIOSM的高壓規范仍然適用，以確保該器件能夠處理高壓應力。與雙重數字隔離器一樣，數字隔離器出現在具有標準隔離要求（IEC 60664-1，IEC 61010-1或IEC61800-5-1）的實際應用系統和終端設備中。電容增強型數字隔離器包含兩個串聯的隔離電容器柵，被有源電路圍繞（圖4）。

圖4加固的屏障，在單個設備中具有兩個單獨的隔離屏障

提供增強隔離的數字隔離器，以及在設備內部具有實際雙隔離柵的經過特殊增強的數字隔離器，提供了最強大的保護。在高電壓下長時間在現場工作的工廠和電網設備需要這種堅固性，以減少維護成本和停機時間。

通用機器人技術和系統是該行業中的一種增長趨勢。有時，相同的模塊可能會在操作員可觸及的地方以及系統內較深的地方使用，而不需要與人接觸。對于增強型數字隔離器而言，低功耗，消耗很少的電流并產生很少的熱量至關重要。熱會對材料造成壓力，并使絕緣勢壘退化。節能導致的低熱量產生是可靠的數字隔離的關鍵。

通常在工業應用中需要電隔離，這不僅是為了提供完整的隔離屏障，而且還需要跨屏障發送數據。當操作人員在危險的高壓和電子信號鏈上工作時，必須使用至少兩個電流隔離屏障，但最好使用增強型數字隔離器。無論哪種方式，這些屏障中的每一個都可以承受與兩個基本隔離屏障相同的測試標準。在同一塊PCB上使用兩個隔離柵會占用大量空間，這反過來又增加了PCB的成本。通過使用增強型數字隔離器，許多客戶更喜歡在PCB上僅使用一個隔離柵。

Bonnie Baker從事模擬和數字設計與系統已有30多年的歷史，并以Maxim Integrated的名義撰寫此博客。

編輯：hfy