Erottimet

Erottimet ovat komponentteja, joita käytetään signaalien siirtämiseen kahden sellaisen piirin osan välillä, joiden on pysyttävä sähköisesti erotettuina turvallisuuden, kohinaimmuniteetin tai toiminnallisten syiden vuoksi. Tämä sähköinen erotus – jota kutsutaan galvaaniseksi erotukseksi – estää virran kulun, mutta päästää silti datan ja ohjaussignaalit läpi. Erottimet ovat erityisen tärkeitä ympäristöissä, joissa esiintyy korkeita jännitteitä tai sähköisiä häiriöitä, kuten teollisuusautomaatiossa, moottorinohjausjärjestelmissä ja lääketieteellisessä elektroniikassa. Erottimet ovat signaalitason komponentteja, jotka mahdollistavat turvallisen tiedonsiirron osajärjestelmien välillä ilman suoraa sähköistä kontaktia.

Erottimia on kahta päätyyppiä: optiset erottimet (tunnetaan myös optoerottimina) ja digitaaliset erottimet. Optiset erottimet käyttävät valoa tiedon siirtämiseen erotuksen yli. Tyypillinen optoerotin koostuu ledistä tulopuolella ja fototransistorista, fotodiodista, SCR-tyristorista tai triakista lähtöpuolella. Kun virta kulkee ledin läpi, se lähettää valoa, joka aktivoi lähtökomponentin, jolloin signaali voidaan toistaa erotetulla puolella. Optoerottimia käytetään paljon sovelluksissa, jotka vaativat kohtuullista nopeutta ja erotusta korkeasta jännitteestä, esimerkkeinä mikrokontrollerien liitännät, hakkurivirtalähteiden (SMPS) takaisinkytkentäsilmukat ja PLC-tulomoduulit. Ne ovat suosittuja, koska ne ovat yksinkertaisia ja tarjoavat erinomaisen immuniteetin sähköistä kohinaa vastaan.

Digitaaliset erottimet eivät sitä vastoin ole riippuvaisia valosta. Sen sijaan ne käyttävät tyypillisesti kapasitiivista tai magneettista kytkentää digitaalisten signaalien lähettämiseen erotuksen yli. Näillä erottimilla on useita etuja optoerottimiin verrattuna, mukaan lukien korkeampi tiedonsiirtonopeus, pienempi virrankulutus, parempi lämpötilastabiilius ja pidempi käyttöikä, koska niissä ei ole vanhenevia ledejä. Digitaaliset erottimet sopivat erityisen hyvin huippunopeisiin tietoliikenneliitäntöihin, kuten SPI, I²C tai UART, joissa ajoitus ja signaalin eheys ovat kriittisiä. Ne voivat kuitenkin olla herkempiä tietyntyyppisille transienttihäiriöille ratkaisusta ja sovelluksesta riippuen.

Optisen ja digitaalisen erottimen valinta riippuu useista tekijöistä: signaalityypistä (analoginen tai digitaalinen), nopeudesta, jännitteen erotusvaatimuksista, ympäristöolosuhteista ja vaadittavasta luotettavuudesta. Esimerkiksi optoerottimia voidaan edelleen suosia korkeajännitteisissä analogisissa takaisinkytkentäpoluissa niiden robustin kohinanimmuniteetin vuoksi, kun taas digitaaliset erottimet saattavat sopia paremmin nopeisiin, kompakteihin ja pienitehoisiin digitaalisiin järjestelmiin.