電壓隔離

電壓隔離的適用范圍和特點 

YUTONG的各系列四線制安全柵（隔離器) 中的模擬信號的隔離，均采用電壓隔離方式。

電壓隔離的輸出為電壓，負載為高阻, 輸出線圈中的電流為毫微安級，因此，在將輸入直流信號調制為交流信號時，也只需要微功率。為減小變壓器體積提供了前提。

磁電隔離只需一個周期，調制頻率為100KHZ時，響應時間只要10微秒，趨于零，由于遠遠小于其他軟硬件的最小延遲時間，磁電隔離可視為無周期。

調制和解調信號的幅值是連續的，無轉換位數和步距，分辨率原理上高于后續測試電路和設備。

模擬信號需要一入多出形式用于ESD冗余或其它后備工藝方式，電壓隔離方式可在在一個變壓器的基礎上，增加一個繞 組，則可增加一路隔離輸出電壓，不需增加新的變壓器，只增加0.4mW功耗，為減少變壓器數量，電路及功耗提供前提。

反饋信號（解調0）跟輸入信號相等，反饋線圈也和其它輸出線圈的圈數和磁路相等，因此輸出信號和輸入信號簡單相等。反饋式電壓隔離電路是一項發明技術，其實用性特征是只對線圈圈數準確度提出要求，工藝上易于實現，不對磁性材料和磁路提出苛刻要求，因為后者在工藝上是困難的。

低漂移．．．．．．．．．．．．20nV /℃典型值。

低失調．．．．．．．．．．．．20μV     典型值。

高精度．．．．．．．．．．．．0.01%FS 最大。

微功耗．．．．．．．．．．．．0.4mW / 每路。 

變壓器反饋式電壓隔離原理圖

光電隔離

光電隔離的適用范圍和特點

YUTONG的各系列四線制安全柵 （隔離器） 中的開關信號的隔離，均采用光電隔離方式。YUTONG 較早的數字式儀表亦采用光電隔離方式（PWM)對模擬信號進行隔離。

光電耦合器適于開關信號隔離。     將模擬信號的幅值在單片機內轉換成為開關信號（PWM部件），用一個周期內的開關時間的比例表示模擬信號大小, 可實現模擬信號的光電隔離。設置的周期越長，分辨率越高, 當一個周期內的時間間隔為20000個時，輸出電流的分辨率為1μA（ 14位DA的分辨率），如果轉換以1秒周期的極低速進行，每一個時間間隔為50/2=25μS, 已超過高速光耦的極限值。光電隔離的轉換速度和分辨率取決于光耦的速度，為加速光耦，需成倍加大光耦的功耗，不利于整機散熱，其效果也是有限的。

轉換周期和分辨率跟系統功能安全直接關聯，周期時間越短，實時性越強，以保證控制系統不會使用錯拍信號；分辨率越高，信號的真實度越高，以保證控制系統本身的分辨率有效 。基本要求是簡單的：   1， 轉換儀表的采樣周期要低于系統 控制本身的周期, 2，轉換儀表的分辨率要高于控制系統的分 辨率。

YUTONG的各系列通用安全柵/隔離器用14位DA替換了PWM形式的數模轉換器，整機轉換周期縮短到200mS, 分辨率1.25μA，可滿足大部分系統的要求。即使這樣, 上述各系列通用儀表仍然存在采樣周期不夠短的的問題，不能徹底排除跟系統本身采樣周期錯拍的可能性。因此建議，在系統功能安全要求高的部位，使用無周期的，連續的相同功能的模擬儀表，在顯示記錄等與功能安全無關聯環節，合理使用上述通用儀表。

模擬量光電隔離原理圖 

開關量光電隔離原理圖

電流隔離

電流隔離的適用范圍和特點

YUTONG的各系列二線制隔離器中的模擬信號的隔離，均采用電流隔離方式。二線制型號中，沒有安全柵分類，也沒有一入多出的分類。

電流隔離的輸出為電流，負載為低阻，輸出線圈中的電流為二線制隔離器的輸出電流，因此，在將輸入直流信號調制為交流 信號時， 一方面需要輸出對應的電功率，也要消耗掉維持調制和解調電路運行的最低電壓（<2V）產生的功率。

電流互感器內阻不是理想值無窮大。具體阻值可以簡單測出，例如：負載變化50Ω，輸出電流變化5μA， 電流互感器的內阻則等于（20mA╳50Ω/5μA=）200KΩ。它與負載成并聯關系，因此會對輸出信號形成分流，比如：負載600Ω時， 負載電壓為12V，內阻200KΩ中的分流為（12V/200KΩ=）60μA，輸出電流將減少為19.94mA。精度為0.4%FS左右。

為了克服上述誤差，可以通過檢測負載電壓，并按負載電壓的大小成比例補償電流互感器內阻的分流，使負載變化對輸出 的影響減小40倍以上，量產的典型值為<±0.01%FS。

也可以減小負載，比如上例中的負載減小為10Ω，輸出取樣電 壓為10ΩX20mA=0.2V,內阻200K的分流為0.2V/200K=1微安 ，可不記。為了解決負載太小不實用問題, 需再用V/I轉換電路將上述0.2V電壓轉換為20mA電流。

電流傳輸不能采用并聯方式，因為要產生分流，同理電流隔離也不能采用輸出線圈并聯的方式，一個變壓器只能輸出一路信號。 在一入多出方式下，需增加多個變壓器和多套調制解調電路來實現，不利于降低熱量和減小體積。

電流隔離器原理圖 

無源電流隔離