طالما أن دائرة إمدادات الطاقة لديها القدرة على التفاعل مع الدوائر الأخرى أو الأجهزة أو البنية التحتية أو المستخدمين البشريين ، فقد تحدث حالات زيادة في الجهد المدمر.العزل المادي أو الإلكتروني (المشار إليه عادة باسم العزل الكهربائي) بين نقاط التفاعل الحالية والمحتملة أمر حاسم لسلامة وتشغيل دائرة مستمرالعزل يمكن أن يقلل أيضا من الضوضاء غير الضرورية في إشارة الإخراج.
متطلبات العزل شائعة جداً في الروبوتات ومعدات شبكة الكهرباء عالية الجهد ومعدات ورشة العمل في المصانع وتطبيقات السيارات والمنتجات الاستهلاكية. عند تصميم أنظمة العزل،من الضروري أيضا النظر في خصوصية الطلب، مثل الجهد المدخل المتغير، واستخدام طاقة البطارية، أو الحاجة إلى التعبئة المدمجة.
لاختيار مكونات العزل الصحيحة، يحتاج المصممون إلى فهم المزايا والعيوب، وتكوين الهياكل العازلة المختلفة.يمكنهم أن يتبنىوا أكثر، موثوقة، وتوفير مساحة العزل في التصميم الإلكتروني.
تعرّف على العازل
يمكن تحقيق العزل الكهربائي بطرق مختلفة، ولكن لديهم جميعا مبدأ أساسي مشترك: يتم عزل مدخل الجهد العالي على الجانب الأساسي من الجهد المنخفض،الجانب الثانوي من التيار المنخفض من خلال بعض الحواجز الفيزيائيةتفاصيل الحاجز العزلي وطريقة نقل الطاقة أو الإشارات أو كليهما من خلال الحاجز العزلي تعتمد على نوع العازل.
يستخدم المزاعم الضوئية مصابيح LED لتحويل الإشارة في الجانب الأساسي من النبضات الكهربائية إلى الفوتونات. في الجانب الثانوي ، العناصر الحساسة للضوء مثل الناقلات الضوئية ،أو ترانزستورات تأثير المجال الضوئي تتلقى الفوتونات وتحولها إلى إشارات كهربائيةبالإضافة إلى عزل الدوائر الأساسية والثانوية ، يمكن أن يلغي أجهزة الارتباط البصري أيضًا الضوضاء غير الضرورية في إشارة الإخراج وتمنع حلقات التربة.
في الارتباط المغناطيسي، فإن الجهد على الملف الأساسي للمحول يولد مجالا مغناطيسيا. هذا المجال المغناطيسي سوف يولد الجهد المحفز على الملف الثانوي،وبالتالي نقل الإشارات الكهربائية مع الحفاظ على العزل الكهربائييمكن أن يكون لدى المحولين طويلان مستقلان على قلب حديدي واحد ، أو يمكن أن يكونا محفزين ، كل منهما مع جرح لف حول جوهره الحديدي الخاص به ، منفصلة عن طريق مادة العزل.السبب الذي يجعل المصممين يختارون الارتباط المغناطيسي هو أنه لديه قدرة عالية الجهد، وقت استجابة سريع نسبيا، والقدرة على تصفية ضوضاء الإشارة.وينبغي أيضا النظر في توليد التداخل الكهرومغناطيسي.
يستخدم المرفق الكهربائي مكثف يتكون من اثنين من الأقطاب الكهربائية منفصلة عن طريق مادة كهربائية. سيكتسب الجهد المدخل الشحنات على الأقطاب الكهربائية الجانبية الأساسية.هذا يولد حقل كهربائي ويحفز على الجهد على الأقطاب الكهربائية الثانويةالمرفقات السعة معروفة بحجمها الصغير، واستهلاك الطاقة المنخفض، والاستجابة السريعة لتغييرات المدخلات،مما يجعلها مريحة وفعالة لنقل الإشارات الكهربائية عبر بوابات العزليجب على المصممين اتخاذ تدابير لحماية المرفقات السعة من آثار الجهد المدخل والرطوبة البيئية والانهيار الكهربائي التي تتجاوز قدراتها.
نشر العزل الرقمي
يمكن دمج أي من أنواع العزل المذكورة أعلاه في نظام عزل رقمي على الدائرة المتكاملة (IC).هذه الهياكل الطوبولوجية يمكن دمجها مع وحدات الطاقة أو مكونات نقل الإشارات لتشكيل نظام عزل رقمي كامل على شريحة واحدةتشمل هياكل الطوبولوجيا الشائعة لأنظمة العزل الرقمي العودة إلى الوراء والجسر النصف والإقلاع.
إمدادات الطاقة العكسية تعتمد شكل العزل المغناطيسي الذي يجمع بين محفز شنت مع محول تعزيز بوك لبناء محول،مما يزيد أو يقلل من فولتة مدخل التيار المستمر (DC) لتتناسب مع الإخراج المطلوبيتم توفير ردود الفعل من محول تعزيز الباك عن طريق تلوين محفز ثلاثي المراحل أو المزاوج الضوئية. يوصى باستخدام مصادر الطاقة العكسية في تطبيقات الطاقة المنخفضة ،ولكن يجب على المصممين أن يكونوا على دراية بأن إم إيه غير ضرورية قد يتم إنشاؤها.
تصميم نصف الجسر (H-bridge) يتضمن مولد موجات مربع H-bridge ، ودورة ترددية تتكون من اثنين من المحفزات ومكثف واحد (LLC) ،ومصطفين يمكنهما توفير الجهد الخارجي المتردد المطلوببالمقارنة مع بعض التصاميم ، يمكن للمصححين تحقيق قوة إخراج أعلى ، ومن المستحسن استخدام تصميم عزل الجسر H لتطبيقات الطاقة المتوسطة.
يستخدم مصدر الطاقة المعزول للدفع والسحب محولين للاتصال المغناطيسي. يقوم مفتاحان بالتناوب بتحويل المحول لاستقبال الجهد المدخل.اثنين من ثنائيات المباشرة الجسر الكامل على الجانب الثانوي يمكن التنبؤ بتغيرات الجهد وتنظيمها إلى مخرجات متماثلة.
لتعزيز التحكم، يمكن للمصممين اختيار إضافة محركات المحولات إلى جهاز الدفع والسحب. هذا المحرك يدمج مذبذب،و جهاز تحكم منطقي لتنسيق فتح وإغلاق المفاتيح في وضع BBMيمكن لهذا الوضع توليد إشارة إخراج ثابتة نسبياً مع حماية المكونات الداخلية والأسفل من الأضرار الناجمة عن توصيل مفتاحين في وقت واحد.
يمكن أن تستخدم الأنظمة التي تحتوي على محركات المحولات أيضًا المنظمات الخطيّة منخفضة الانقطاع (LDOs) للتحكم في الإخراج ، واستبدال ثنائيات المكيف أو تعزيز وظائفها.فرق الجهد هو الفرق الأدنى بين الجهد المدخل والجهد الخارجيفي LDO ، هذا الاختلاف صغير للغاية ، مما يضمن تشغيل موثوق به على نطاق واسع من الجهد المدخل.