Co to jest izolacja galwaniczna

Izolacja galwaniczna lub izolacja galwaniczna to ogólna zasada izolacji elektrycznej (galwanicznej) rozpatrywanego obwodu elektrycznego w stosunku do innych obwodów elektrycznych. Dzięki izolacji galwanicznej możliwe jest przesyłanie energii lub sygnału z jednego obwodu elektrycznego do drugiego bez bezpośredniego kontaktu elektrycznego między nimi.

Izolacja galwaniczna pozwala w szczególności zagwarantować niezależność obwodu sygnałowego, ponieważ podczas pomiarów i sprzężenia zwrotnego tworzy się niezależna pętla prądowa obwodu sygnałowego względem prądów innych obwodów, np. obwody. Rozwiązanie to jest przydatne do zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej: zwiększa odporność na zakłócenia i dokładność pomiaru. Galwaniczna izolacja wejść i wyjść urządzeń często poprawia ich kompatybilność z innymi urządzeniami w trudnych warunkach elektromagnetycznych.

Oczywiście izolacja galwaniczna zapewnia również bezpieczeństwo podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi.Jest to jeden środek, a izolację określonego obwodu należy zawsze rozważać w połączeniu z innymi środkami bezpieczeństwa elektrycznego, takimi jak uziemienie ochronne oraz obwody ograniczające napięcie i prąd.

Aby zapewnić izolację galwaniczną, można zastosować różne rozwiązania techniczne:

• indukcyjna (transformatorowa) izolacja galwaniczna stosowana m.in transformatory oraz do izolowania obwodów cyfrowych;

• izolacja optyczna za pomocą transoptora (optronu) lub optoprzekaźnika, którego zastosowanie jest typowe dla wielu nowoczesnych zasilaczy impulsowych;

• pojemnościowa izolacja galwaniczna, gdy sygnał jest podawany przez bardzo mały kondensator;

• separacja elektromechaniczna np. przekaźnik elektromechaniczny. 

Obecnie bardzo rozpowszechnione są dwie opcje izolacji galwanicznej w obwodach: transformatorowa i optoelektroniczna.

Konstrukcja izolacji galwanicznej typu transformatorowego polega na zastosowaniu elementu indukcji magnetycznej (transformator) z rdzeniem lub bez, którego napięcie wyjściowe pobierane jest z uzwojenia wtórnego, które jest proporcjonalne do napięcia wejściowego urządzenia. Jednak przy stosowaniu tej metody należy wziąć pod uwagę następujące wady:

• na sygnał wyjściowy mogą wpływać zakłócenia pochodzące od sygnału nośnego;

• Modulacja częstotliwości izolacji ogranicza szerokość pasma;

• Duże rozmiary.

Rozwój technologii półprzewodnikowej w ostatnich latach poszerzył możliwości konstruowania urządzeń optoelektronicznych do izolacji opartej na transoptorach.

Zasada działania transoptora jest prosta: dioda LED emituje światło, które jest odbierane przez fototranzystor.W ten sposób przeprowadzana jest galwaniczna izolacja obwodów, z których jeden jest podłączony do diody LED, a drugi do fototranzystora.

Rozwiązanie to ma szereg zalet: szeroki zakres napięć odsprzęgających, do 500 woltów, co jest istotne przy budowaniu systemów wprowadzania danych, możliwość pracy z sygnałami odsprzęgającymi do kilkudziesięciu megaherców, małe rozmiary elementów.

Bez izolacji galwanicznej maksymalny prąd przepływający między obwodami jest ograniczony jedynie do stosunkowo niewielkich rezystancji elektrycznych, co może prowadzić do powstania prądów wyrównawczych, które mogą uszkodzić zarówno elementy obwodów, jak i osoby dotykające niezabezpieczonych urządzeń. Urządzenie odsprzęgające w szczególności ogranicza przenoszenie energii z jednego obwodu do drugiego.