电压隔离

电压隔离的适用范围和特点 

YUTONG的各系列四线制安全栅（隔离器) 中的模拟信号的隔离，均采用电压隔离方式。

电压隔离的输出为电压，负载为高阻, 输出线圈中的电流为毫微安级，因此，在将输入直流信号调制为交流信号时，也只需要微功率。为减小变压器体积提供了前提。

磁电隔离只需一个周期，调制频率为100KHZ时，响应时间只要10微秒，趋于零，由于远远小于其他软硬件的最小延迟时间，磁电隔离可视为无周期。

调制和解调信号的幅值是连续的，无转换位数和步距，分辨率原理上高于后续测试电路和设备。

模拟信号需要一入多出形式用于ESD冗余或其它后备工艺方式，电压隔离方式可在在一个变压器的基础上，增加一个绕 组，则可增加一路隔离输出电压，不需增加新的变压器，只增加0.4mW功耗，为减少变压器数量，电路及功耗提供前提。

反馈信号（解调0）跟输入信号相等，反馈线圈也和其它输出线圈的圈数和磁路相等，因此输出信号和输入信号简单相等。反馈式电压隔离电路是一项发明技术，其实用性特征是只对线圈圈数准确度提出要求，工艺上易于实现，不对磁性材料和磁路提出苛刻要求，因为后者在工艺上是困难的。

低漂移．．．．．．．．．．．．20nV /℃典型值。

低失调．．．．．．．．．．．．20μV     典型值。

高精度．．．．．．．．．．．．0.01%FS 最大。

微功耗．．．．．．．．．．．．0.4mW / 每路。 

变压器反馈式电压隔离原理图

光电隔离

光电隔离的适用范围和特点

YUTONG的各系列四线制安全栅 （隔离器） 中的开关信号的隔离，均采用光电隔离方式。YUTONG 较早的数字式仪表亦采用光电隔离方式（PWM)对模拟信号进行隔离。

光电耦合器适于开关信号隔离。     将模拟信号的幅值在单片机内转换成为开关信号（PWM部件），用一个周期内的开关时间的比例表示模拟信号大小, 可实现模拟信号的光电隔离。设置的周期越长，分辨率越高, 当一个周期内的时间间隔为20000个时，输出电流的分辨率为1μA（ 14位DA的分辨率），如果转换以1秒周期的极低速进行，每一个时间间隔为50/2=25μS, 已超过高速光耦的极限值。光电隔离的转换速度和分辨率取决于光耦的速度，为加速光耦，需成倍加大光耦的功耗，不利于整机散热，其效果也是有限的。

转换周期和分辨率跟系统功能安全直接关联，周期时间越短，实时性越强，以保证控制系统不会使用错拍信号；分辨率越高，信号的真实度越高，以保证控制系统本身的分辨率有效 。基本要求是简单的：   1， 转换仪表的采样周期要低于系统 控制本身的周期, 2，转换仪表的分辨率要高于控制系统的分 辨率。

YUTONG的各系列通用安全栅/隔离器用14位DA替换了PWM形式的数模转换器，整机转换周期缩短到200mS, 分辨率1.25μA，可满足大部分系统的要求。即使这样, 上述各系列通用仪表仍然存在采样周期不够短的的问题，不能彻底排除跟系统本身采样周期错拍的可能性。因此建议，在系统功能安全要求高的部位，使用无周期的，连续的相同功能的模拟仪表，在显示记录等与功能安全无关联环节，合理使用上述通用仪表。

模拟量光电隔离原理图 

开关量光电隔离原理图

电流隔离

电流隔离的适用范围和特点

YUTONG的各系列二线制隔离器中的模拟信号的隔离，均采用电流隔离方式。二线制型号中，没有安全栅分类，也没有一入多出的分类。

电流隔离的输出为电流，负载为低阻，输出线圈中的电流为二线制隔离器的输出电流，因此，在将输入直流信号调制为交流 信号时， 一方面需要输出对应的电功率，也要消耗掉维持调制和解调电路运行的最低电压（<2V）产生的功率。

电流互感器内阻不是理想值无穷大。具体阻值可以简单测出，例如：负载变化50Ω，输出电流变化5μA， 电流互感器的内阻则等于（20mA╳50Ω/5μA=）200KΩ。它与负载成并联关系，因此会对输出信号形成分流，比如：负载600Ω时， 负载电压为12V，内阻200KΩ中的分流为（12V/200KΩ=）60μA，输出电流将减少为19.94mA。精度为0.4%FS左右。

为了克服上述误差，可以通过检测负载电压，并按负载电压的大小成比例补偿电流互感器内阻的分流，使负载变化对输出 的影响减小40倍以上，量产的典型值为<±0.01%FS。

也可以减小负载，比如上例中的负载减小为10Ω，输出取样电 压为10ΩX20mA=0.2V,内阻200K的分流为0.2V/200K=1微安 ，可不记。为了解决负载太小不实用问题, 需再用V/I转换电路将上述0.2V电压转换为20mA电流。

电流传输不能采用并联方式，因为要产生分流，同理电流隔离也不能采用输出线圈并联的方式，一个变压器只能输出一路信号。 在一入多出方式下，需增加多个变压器和多套调制解调电路来实现，不利于降低热量和减小体积。

电流隔离器原理图 

无源电流隔离