Co je to galvanická izolace

Galvanické oddělení nebo galvanické oddělení je obecný princip elektrického (galvanického) oddělení daného elektrického obvodu ve vztahu k ostatním elektrickým obvodům. Díky galvanickému oddělení je možné přenášet energii nebo signál z jednoho elektrického obvodu do druhého elektrického obvodu bez přímého elektrického kontaktu mezi nimi.

Galvanické oddělení umožňuje zaručit zejména nezávislost signálového obvodu, protože nezávislá proudová smyčka signálového obvodu je vytvořena s ohledem na proudy jiných obvodů, například výkonového obvodu, během měření a ve zpětné vazbě. obvody. Toto řešení je užitečné pro zajištění elektromagnetické kompatibility: zvyšuje odolnost proti rušení a přesnost měření. Galvanické oddělení vstupu a výstupu zařízení často zlepšuje jejich kompatibilitu s jinými zařízeními v drsném elektromagnetickém prostředí.

Galvanické oddělení samozřejmě zajišťuje i bezpečnost při práci lidí s elektrickým zařízením.Toto je jedno opatření a izolace konkrétního obvodu by měla být vždy zvažována ve spojení s dalšími opatřeními pro elektrickou bezpečnost, jako je ochranné uzemnění a obvody omezující napětí a proud.

K zajištění galvanického oddělení lze použít různá technická řešení:

• indukční (transformátorová) galvanická izolace, která se používá v transformátory a izolovat digitální obvody;

• optická izolace pomocí optočlenu (optronu) nebo optorelé, jejichž použití je typické pro mnoho moderních pulzních zdrojů;

• kapacitní galvanické oddělení, když je signál přiváděn přes velmi malý kondenzátor;

• elektromechanické oddělení např. elektromechanické relé. 

V současné době jsou velmi rozšířené dvě možnosti galvanického oddělení v obvodech: transformátorová a optoelektronická.

Konstrukce galvanického oddělení transformátorového typu zahrnuje použití magnetického indukčního prvku (transformátoru) s jádrem nebo bez jádra, přičemž výstupní napětí je odebíráno ze sekundárního vinutí, které je úměrné vstupnímu napětí zařízení. Při použití této metody je však důležité vzít v úvahu následující nevýhody:

• výstupní signál může být ovlivněn rušením nosného signálu;

• Izolační frekvenční modulace omezuje šířku pásma;

• Velké velikosti.

Rozvoj polovodičové technologie v posledních letech rozšířil možnosti konstrukce optoelektronických zařízení pro izolaci na bázi optočlenů.

Princip činnosti optočlenu je jednoduchý: LED vyzařuje světlo, které je vnímáno fototranzistorem.Takto se provádí galvanické oddělení obvodů, z nichž jeden je připojen k LED a druhý k fototranzistoru.

Toto řešení má řadu výhod: široký rozsah oddělovacích napětí, až 500 voltů, což je důležité pro budování systémů pro zadávání dat, možnost pracovat s oddělovacími signály až do desítek megahertzů, malé velikosti součástek.

Bez galvanického oddělení je maximální proud tekoucí mezi obvody omezen pouze na relativně malé elektrické odpory, což může vést k vyrovnávacím proudům, které mohou poškodit jak součásti obvodu, tak i osoby dotýkající se nechráněného zařízení. Oddělovací zařízení specificky omezuje přenos energie z jednoho okruhu do druhého.