使用环路供电隔离器解决接地环路问题

接地回路可能会导致问题。当所有东西都在同一位置时，没有输入/输出（电流）隔离的系统可能没问题，但当系统分离时突然出现接地回路问题。例如，一个位置的“地面”可能与另一个位置的“地面”不同。有时它们甚至可能来自两个不同的电源电路。即使标称接地点相同，交流干扰和噪声也可能不同。

在已经完整的系统中添加隔离有时可能是一个大问题。您可能需要删除、重新排列、添加一两个新组件，并重新连接所有组件。如果地面位于两个不同的电源位置，则可能会更加困难。没有简单的答案，但如果您要处理的是 4-20 mA 系统，有时可以使用环路供电隔离器来简化工作。

什么是环路供电 （4-20 mA） 隔离器？

环路供电隔离器是一种接受输入、增加隔离并提供相同输出电流的器件。输出取自输入功率：不需要其他电源。功率以电压损耗的形式出现。输出电流与输入电流相同，但电压低几伏。

这对于恒流源很有用，因为压降由源电压的等升来补偿。

回路供电隔离器如何工作？

隔离系数涉及在电路中添加变压器。您首先必须添加一个斩波器以将直流电转换为交流电。接下来添加变压器，然后将输出转换回直流。请参阅图 1。

图 1.环路供电隔离器将直流信号斩波到交流电，添加一个变压器进行隔离，然后将其转回直流电。添加电路使输出等于输入。

不过，细节并不像乍看起来那么容易。所有变压器都有损耗。如果使用 1：1 变压器，输出电流将略低于输入电流。电流需要增加一点，降低总电压。此外，损耗随着电阻的变化而变化。如果一切正常，比如说，100欧姆，损耗将在200或500欧姆时发生变化。即使电阻保持不变，线性度也可能随着电流的增加或减少而因电压变化而降低。

通常，损失随着阻力的增加而增加。需要额外的电路来保持输出相同。您还需要筛选输出。

一个重要的细节

输出电压将下降几伏，通常在零欧姆时约为 7 V，在 500 欧姆时增加到 14 至 18 V。一些的设备需要更少的电压损失。并非所有隔离器都指定压降，因为相对较小的压降不会真正影响电流源的性能。

隔离器的应用

有关接地回路的更多信息。接地回路可能会导致不同类型的问题。如果所有东西都在同一位置，问题通常是由于干扰和噪音造成的。如果位置不同，如果实际接地不同，您也可能遇到 DC 问题。例如，一个接地的直流电位可能与另一个接地略有不同。

当两个不同的电压终连接到同一个电路时，会出现不同的问题。常见的问题可能是当涉及热电偶时。您可能认为热电偶是接地的，但实际上，热电偶结点不是零。即使一个热电偶紧挨着另一个热电偶，情况也是如此。

隔离器详细信息和规格

典型规格包括：

输入/输出隔离：通常为 1,000 或 1,500 伏 RMS。
输入电压：典型值为35 V（值）。
准确性：通常为 0.1% 或更高。
线性：通常为 0.1% 或更高。
荷载变化效应：通常为 0.1% 或更好，0-500 欧姆。

据我们所知，所有公司都使用35毫米DIN导轨来安装它，尽管细节不同。下面是两个示例：

图2.两种不同回路供电隔离器的比较。图片由Absolute Process Instruments和菲尼克斯电气提供

隔离真的有必要吗？

通常，系统在没有隔离的情况下工作正常。其他时候，您可能已经知道隔离是可能的，并做出相应的计划。在这种情况下，的选择有时是添加一个环路供电隔离器。

但是，有时您可能会发现意想不到的问题。发生这种情况时，或简单的解决方案通常是环路供电隔离器。它涉及的零件数量少，不需要额外的电源。