隔離轉(zhuǎn)換器是一種電子元件，用于實(shí)現(xiàn)電氣信號的隔離與轉(zhuǎn)換，確保輸入、輸出及電源三者之間的電氣隔離，最大可隔離交流電壓1500V。其核心功能在于通過絕緣材料或磁性環(huán)提升隔離度，防止強(qiáng)電信號干擾，同時(shí)將現(xiàn)場直流電流或電壓信號轉(zhuǎn)換為用戶所需的標(biāo)準(zhǔn)信號。
該設(shè)備采用變壓器自感耦合機(jī)制和串聯(lián)電容機(jī)制工作：輸入交流電經(jīng)整流濾波轉(zhuǎn)為直流電，通過功率開關(guān)管周期性通斷控制變壓器能量存儲，將直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻方波電壓，再經(jīng)變壓器升壓或降壓及整流濾波后輸出穩(wěn)定的直流電壓或電流。這一過程通過光耦電氣隔離反饋控制，確保輸出電壓或電流的穩(wěn)定性。
一、核心隔離單元
隔離器件
光耦（Optocoupler）：
通過光信號傳遞實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的電氣隔離，常用于信號隔離和低速開關(guān)電源。
優(yōu)點(diǎn)：成本低、體積小；缺點(diǎn)：響應(yīng)速度較慢，不適合高頻信號。
變壓器（Transformer）：
利用電磁感應(yīng)原理傳遞能量或信號，常見于電源隔離模塊（如AC/DC、DC/DC變換器）。
優(yōu)點(diǎn)：支持高頻、大功率；缺點(diǎn)：體積較大，不適用于低壓模擬信號。
電容耦合或電感耦合：
通過電容或電感傳遞信號，實(shí)現(xiàn)低頻信號的隔離（如醫(yī)療儀器中的微弱信號隔離）。
優(yōu)點(diǎn)：無磁滯損耗；缺點(diǎn)：需配合調(diào)制解調(diào)電路，且容抗易受環(huán)境影響。
絕緣材料
用于包裹隔離器件（如變壓器線圈間的絕緣漆、光耦芯片的封裝材料），確保輸入與輸出之間耐壓達(dá)標(biāo)（如2.5kV~5kV隔離電壓）。
二、信號處理與轉(zhuǎn)換單元
輸入調(diào)理電路
對輸入信號進(jìn)行濾波、放大或衰減，匹配隔離器件的輸入要求。例如：
電阻分壓網(wǎng)絡(luò)（用于電壓信號）
電流檢測電阻（用于電流信號）
低通濾波器（抑制高頻噪聲）
輸出驅(qū)動電路
將隔離后的信號轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的形式，例如：
推挽輸出電路（驅(qū)動繼電器或數(shù)字負(fù)載）
電壓/電流轉(zhuǎn)換電路（如4-20mA電流環(huán)輸出）
功率放大級（驅(qū)動高阻抗負(fù)載）
調(diào)制解調(diào)模塊（僅部分類型需要）
功能：將信號轉(zhuǎn)換為適合隔離器件傳輸?shù)男问剑ㄈ珙l率調(diào)制、脈沖調(diào)制），并在輸出端解調(diào)還原信號。
應(yīng)用：電容耦合隔離、電感耦合隔離或高速光耦隔離系統(tǒng)。
三、電源與輔助電路
電源模塊
為隔離轉(zhuǎn)換器自身提供工作電壓（如5V、12V、24V），可能包含：
穩(wěn)壓電路（LDO或DC-DC變換器）
濾波電容（減少電源噪聲）
隔離電源設(shè)計(jì)：某些高精度隔離轉(zhuǎn)換器采用獨(dú)立的隔離電源（如雙繞組變壓器），避免輸入輸出共地干擾。
保護(hù)電路
過流保護(hù)：TVS二極管、保險(xiǎn)絲或限流電阻，防止輸出過載。
過壓保護(hù)：齊納二極管或壓敏電阻，限制輸入/輸出電壓峰值。
極性反接保護(hù)：二極管或MOSFET開關(guān)，防止誤接線損壞器件。
四、結(jié)構(gòu)與封裝
機(jī)械結(jié)構(gòu)
外殼：金屬或塑料封裝，提供物理防護(hù)和電磁屏蔽（如DIN導(dǎo)軌安裝、PCB焊接式）。
散熱設(shè)計(jì)：散熱片、導(dǎo)熱膠或灌封材料（如硅凝膠），用于高功率型號的散熱。
接口部分
輸入/輸出端子：螺絲端子、插拔式連接器或PCB引腳，便于連接外部信號源和負(fù)載。
指示燈與狀態(tài)反饋：LED燈指示工作狀態(tài)（如電源正常、信號連通、故障報(bào)警）。
五、特殊功能模塊
濾波與EMI抑制
輸入/輸出端的共模扼流圈、磁珠或π型濾波器，抑制電磁干擾（EMI）和射頻干擾（RFI）。
校準(zhǔn)與補(bǔ)償
電位器或軟件校準(zhǔn)接口，用于調(diào)整信號增益、偏移量或線性度（如0.1%精度的信號隔離器）。
通信接口
部分智能隔離轉(zhuǎn)換器集成RS-485、CAN、Modbus等通信接口，支持多設(shè)備組網(wǎng)和遠(yuǎn)程配置。
