Mikä on galvaaninen eristys

Galvaaninen eristys tai galvaaninen eristys on kyseessä olevan sähköpiirin sähköisen (galvaanisen) eristyksen yleinen periaate suhteessa muihin sähköpiireihin. Galvaanisen eristyksen ansiosta on mahdollista siirtää energiaa tai signaalia yhdestä sähköpiiristä toiseen ilman suoraa sähköistä kosketusta niiden välillä.

Galvaaninen eristys mahdollistaa erityisesti signaalipiirin riippumattomuuden takaamisen, koska signaalipiirin itsenäinen virtasilmukka muodostuu muiden piirien, esimerkiksi tehopiirin, virtojen suhteen mittausten aikana ja takaisinkytkentään piirit. Tämä ratkaisu on hyödyllinen sähkömagneettisen yhteensopivuuden varmistamisessa: se parantaa kohinansietoa ja mittaustarkkuutta. Laitteiden tulon ja lähdön galvaaninen eristys parantaa usein niiden yhteensopivuutta muiden laitteiden kanssa ankarissa sähkömagneettisissa ympäristöissä.

Tietysti galvaaninen eristys varmistaa myös turvallisuuden sähkölaitteiden parissa työskennellessä.Tämä on yksi toimenpide, ja tietyn piirin eristämistä tulee aina harkita yhdessä muiden sähköturvatoimenpiteiden, kuten suojamaadoituksen sekä jännitteen ja virran rajoituspiirien kanssa.

Galvaanisen eristyksen varmistamiseksi voidaan käyttää erilaisia ​​teknisiä ratkaisuja:

• induktiivinen (muuntaja) galvaaninen eristys, jota käytetään muuntajat ja eristää digitaalisia piirejä;

• optinen eristys optoerottimella (optronilla) tai optoreleellä, jonka käyttö on tyypillistä monille nykyaikaisille pulssiteholähteille;

• kapasitiivinen galvaaninen eristys, kun signaali syötetään hyvin pienen kondensaattorin kautta;

• sähkömekaaninen erotus esim. sähkömekaaninen rele. 

Tällä hetkellä kaksi vaihtoehtoa galvaaniseen eristykseen piireissä ovat hyvin yleisiä: muuntaja ja optoelektroniikka.

Muuntajatyyppisen galvaanisen eristyksen rakentamiseen liittyy magneettisen induktioelementin (muuntajan) käyttö sydämellä tai ilman, toisiokäämistä otettu lähtöjännite, joka on verrannollinen laitteen tulojännitteeseen. Tätä menetelmää käytettäessä on kuitenkin tärkeää ottaa huomioon seuraavat haitat:

• lähtösignaaliin voi vaikuttaa kantoaaltosignaalin aiheuttama häiriö;

• Eristystaajuusmodulaatio rajoittaa kaistanleveyttä;

• Suuret koot.

Puolijohdeteknologian kehitys viime vuosina on laajentanut mahdollisuuksia rakentaa optoelektronisia laitteita optoerotinpohjaiseen eristykseen.

Optoerottimen toimintaperiaate on yksinkertainen: LED lähettää valoa, jonka valotransistori havaitsee.Näin galvaaninen eristys suoritetaan piireissä, joista toinen on kytketty LEDiin ja toinen fototransistoriin.

Tällä ratkaisulla on useita etuja: laaja valikoima erotusjännitteitä, jopa 500 volttia, mikä on tärkeää tiedonsyöttöjärjestelmien rakentamisessa, kyky työskennellä jopa kymmenien megahertsien erotussignaalien kanssa, pienet komponenttien koot.

Ilman galvaanista eristystä virtapiirien välinen maksimivirta rajoittuu vain suhteellisen pieniin sähkövastuksiin, mikä voi johtaa tasausvirtoihin, jotka voivat vahingoittaa sekä piirin osia että suojaamattomia laitteita koskettavia ihmisiä. Irrotuslaite rajoittaa erityisesti energian siirtymistä piiristä toiseen.