在110 / 220V AC下运行的普通家用微波炉内部可产生高达2800V的电压，这是致命的。除此之外，它还有一个3.5V左右的较低水平的AC电压来点亮灯丝，以及一个稳定的DC电压（如5V / 3.3V），以使数字电子部件（如显示器或定时器）工作。您是否曾经想过，是什么阻止了当您触摸烤箱时这些高压通过按钮或外壳伸到手指上的？您问题的答案是 “隔离”。在设计涉及一种以上类型的信号或一种以上工作电压的电子产品时，应使用隔离来防止一种信号干扰另一种信号。通过防止工业级产品的故障情况，它在安全方面也起着至关重要的作用。这种隔离通常称为 电流隔离。为什么使用“ Galvanic”一词？这是因为电流代表某种化学作用产生的电流，并且由于我们通过断开导体接触来隔离该电流，因此称为电流隔离。
电流隔离技术有几种类型， 选择正确的一种取决于隔离的类型，承受能力，应用要求，显然还涉及成本因素。在本文中，我们将了解隔离的不同类型，隔离的工作方式以及在设计中的使用位置。
电流隔离的类型
- 信号隔离
- 功率电平隔离
- 电容器作为隔离器
信号隔离
当两个不同性质的电路使用某种类型的信号彼此通信时，需要信号电平隔离。例如，两个电路使用独立的电源并以不同的电压电平运行。在这种情况下，为了隔离两个独立电源的单独接地并在这两个电路之间进行通信，需要信号电平隔离。
通过使用不同类型的隔离器来完成信号隔离。 光电隔离器 主要用于信号隔离。这两个隔离器都可以保护不同的地面源免于组合在一起。每个隔离器都有自己独特的工作原理和应用，下面将进行讨论。
1.光电隔离器
光电隔离器 使用光在两个独立电路之间进行通信。通常，光隔离器又名光电耦合器，在单个硅芯片内有两个组件，一个发光二极管和一个光电晶体管。LED由一个电路控制，而晶体管侧与另一电路连接。因此，LED和晶体管不电连接。只能通过灯光以光学方式进行通信。
考虑上图。流行的 光隔离器PC817 正在隔离两个独立的电路。电路1是带有开关的电源，电路2是与不同的5V电源连接的逻辑电平输出。逻辑状态由左电路控制。当开关闭合时，光耦合器内部的LED点亮并打开晶体管。逻辑状态将从“高”更改为“低”。
使用上述电路将电路1和电路2隔离。电隔离对于上述电路非常有用。在几种情况下，高电位接地噪声会在低电位接地中产生并产生接地环路，进一步导致测量不准确。与PC817相似，有许多类型的光耦合器可满足不同的应用需求。
2.电磁隔离器
光电隔离器可用于 DC信号隔离，但是电磁隔离器（例如小 信号变压器） 可用于 AC信号隔离。像音频变压器这样的变压器，其一次侧和二次侧是隔离的，可用于不同的 音频信号隔离。另一个最常见的用途是在网络硬件或以太网部分。 脉冲变压器 用于将外部接线与内部硬件隔离。甚至电话线也使用基于变压器的信号隔离器。但是，由于变压器被电磁隔离，因此只能与交流电一起使用。
上图是带有集成脉冲变压器的RJ45插孔的内部示意图，用于将MCU部分与输出隔离。
功率电平隔离
需要功率隔离以 将低功率敏感设备与高功率噪声线路隔离， 反之亦然。此外，功率电平隔离 通过将高压线与操作员和系统其他部分隔离开来，从而提供了针对危险线路电压的适当 安全性。
1.变压器
流行的功率电平隔离器再次是变压器。变压器有很多应用，最常用的是从高压电源提供低压。变压器在初级和次级之间没有连接，但是可以将电压从高压AC降到低压AC，而不会失去电流隔离。
上图显示了一个降压型变压器，其中初级侧输入连接到墙上插座，次级侧跨阻性负载连接。甲 适当的隔离变压器具有1：1个的匝数比 ，并且不改变在两侧上的电压或电流电平。隔离变压器的唯一目的是提供隔离。
2.继电器
继电器是一种流行的隔离器，在电子和电气领域具有广泛的应用。根据应用，电子市场上有许多不同类型的继电器。流行的类型是电磁继电器和固态继电器。
电磁继电器与通常称为磁极的电磁和机械可移动部件一起工作。它包含一个使极点移动并完成电路的电磁体。当需要从低压电路控制高压电路时，继电器会产生隔离，反之亦然。在这种情况下，两个电路都是隔离的，但是一个电路可以使继电器通电以控制另一个电路。
在上图中，两个电路彼此电气独立。但是，通过使用Circuit-1上的开关，用户可以控制电路2上的负载状态。了解有关如何在电路中使用继电器的更多信息。
固态继电器和机电继电器在工作方面没有太大 区别 。固态继电器的工作原理完全相同，但是机电部分被光控二极管代替。由于固态继电器的输入和输出之间没有直接连接，因此可以建立电流隔离。
3.霍尔效应传感器
不用说，电流测量是电气和电子工程的一部分。有不同类型的电流感测方法可用。通常，高压和大电流路径需要进行测量，并且读取的值必须发送到作为测量电路一部分的低压电路。同样从用户的角度来看，侵入性测量是危险的并且不可能实现。霍尔效应传感器可 准确地提供 非接触式电流测量，并以无创方式帮助测量流过导体的电流。它提供适当的隔离，并确保免受危险电的影响。霍尔效应传感器利用跨导体产生的电磁场来估计流过导体的电流。
芯环以非侵入方式钩在导体上，并且如上图所示电隔离。
电容器作为隔离器
隔离电路的最不常用方法是使用电容器。由于效率低下和危险的故障后果，这已不再是首选，但仍然知道当您要构建原始隔离器时它可能会派上用场。电容器阻挡直流电并允许传递高频交流信号。由于这种优异的性能，该电容器在需要阻塞两个电路的直流电流但仍允许数据传输的设计中用作隔离器。
上图显示了用于隔离目的的电容器。发送器和接收器都是隔离的，但是可以完成数据通信。
电隔离–应用
电隔离非常重要，应用非常广泛。它是消费品以及工业，医疗和通讯领域的重要参数。在 工业电子市场中，配电系统，发电机，测量系统，电动机控制器，输入输出逻辑设备等需要电气隔离。
在 医疗领域，隔离是设备的主要优先事项之一，因为医疗设备可以直接与患者的身体连接。这样的设备是ECG，内窥镜，除颤器，各种成像设备。 消费者级通信系统 也使用电流隔离。一个常见的例子是以太网，路由器，切换器，电话交换机等。普通的消费品，如充电器，SMPS，计算机的逻辑板是使用电流隔离的最常见产品。
电隔离的实例
下面的电路是 带微控制器单元的RS-485通讯线路上电隔离全双工IC MAX14852 （对于500 kbps的通信速度）或 MAX14854（对于25 Mbps的通信速度）的典型应用电路 。该IC由流行的半导体制造公司Maxim Integrated制造 。
该示例是工业设备上电流隔离示例的最佳示例之一。RS-485是工业设备中广泛使用的传统通信协议。RS-485的流行用途是 在TTL段上采用 MODBUS 协议。
假设高压交流变压器提供传感器数据，这些数据通过RS-485协议安装在变压器内。人们需要将一台PLC设备与一个RS-485端口相连，以从变压器中收集数据。但是问题出在直接通信线上。PLC使用非常低的电压电平，并且对高ESD或浪涌非常敏感。如果采用直接连接，则PLC可能处于高风险中，并且需要进行电气隔离。
这些IC对于保护PLC免受ESD或电涌影响非常有用。
根据数据表，这两个IC的耐压能力均为+/- 35kV ESD，2.75kVrms的耐压电压高达60秒。不仅如此，这些IC还确认了445Vrms的工作隔离电压，使其成为适用于工业自动化设备的隔离器。