Ograniczanie poziomu emisji elektromagnetycznej izolatorów cyfrowych
| TechnikaIzolatory cyfrowe to układy scalone zapewniające izolację galwaniczną obwodu. Mają wiele zalet - są łatwe w implementacji, mają niewielkie rozmiary, charakteryzują się również niskim zużyciem energii (szczególnie w porównaniu do optoizolatorów). Zastosowanie takiego rozwiązania wiąże się jednak ze wzrostem poziomu niepożądanej emisji elektromagnetycznej układu - warto zatem poznać metody minimalizacji tego negatywnego efektu.
Bezpośrednie i pojemnościowe połączenie z uziemieniem
Rys. 12. Odsunięcie okładek kondensatora od krawędzi płytki oraz zaokrąglenie krawędzi poszczególnych warstw znacząco zmniejsza ryzyko powstania uszkodzeń płytki
Jeden z obszarów podłączonych do izolatora cyfrowego (tzw. strona kontrolera lub strona "zimna") może być zazwyczaj bezpośrednio podłączony do obudowy (chassis) a przez nią do uziemienia ochronnego. Połączenie takie stwarza możliwość odprowadzenia prądów powrotnych, dzięki czemu ogranicza emisję energii elektromagnetycznej.
Masa obszaru izolowanego może być połączona z uziemieniem za pomocą kondensatora przeciwzakłóceniowego - jest to szczególnie rekomendowane w przypadku interfejsów komunikacyjnych, jak np. RS-485 oraz CAN. Takie pojemnościowe połączenie zapewni ścieżkę powrotną dla różnego typu zakłóceń generowanych w układzie (np. ESD) oraz ograniczy rozmiary niepożądanej pętli prądowej pomiędzy izolowanymi galwanicznie obszarami. Wykorzystanie bezpośredniego i pojemnościowego połączenia układu z uziemieniem przedstawiono na rysunku 13, na przykładzie aplikacji z izolowanym interfejsem RS-485.
Podsumowanie
Rys. 13. Bezpośrednie i pojemnościowe połączenie z uziemieniem w układzie z izolowanym interfejsem RS-485
Wykorzystanie izolatorów cyfrowych znacznie upraszcza konstrukcję urządzenia oraz zmniejsza wymagany rozmiar płytki drukowanej. Specyfika pracy tych elementów może powodować jednak znaczny wzrost niepożądanej emisji elektromagnetycznej całego układu w porównaniu do rozwiązań opartych na elementach dyskretnych.
Bardzo ważna jest zatem znajomość technik pozwalających obniżyć poziom emisji oraz właściwa ich implementacja w opracowywanym projekcie. Do podstawowych zabiegów należy filtracja zakłóceń, wykorzystanie sprzężenia pojemnościowego w celu zapewnienia ścieżki powrotnej dla prądów przepływających pomiędzy izolowanymi galwanicznie obszarami oraz ekranowanie wybranych obszarów.
Damian Tomaszewski
