¿Qué es un Amplificador de Aislamiento?
Un amplificadores de aislamiento es un amplificador capaz de transmitir señales a la vez que proporciona aislamiento eléctrico entre las señales de entrada y salida.
Los amplificadores de aislamiento se incorporan a los circuitos de entrada y salida de las placas de circuitos impresos, como las placas de control de microcontroladores, para proporcionar aislamiento de CC de las señales entrantes del exterior y permitir mediciones precisas. Como tales, se utilizan generalmente en instrumentos de medición y equipos médicos.
También sirven para garantizar la seguridad del usuario. Entre sus características se incluyen la protección contra descargas eléctricas, la división de señales y las medidas contra potenciales de tierra elevados y ruido.
Usos de los Amplificadores de Aislamiento
Los amplificadores de aislamientoeliminan las corrientes inversas causadas por altos potenciales de tierra y protegen la fuente de alimentación. También pueden instalarse en entornos con muchas fuentes de ruido. Las aplicaciones específicas de uso son las siguientes
- Vehículos ferroviarios
Supervisión de la tensión y la corriente de la catenaria, supervisión de los sistemas de alimentación de los propulsores, interfaces de señales de control entre vehículos, etc. - Equipos de generación de energía
Interfaces entre unidades de generación de energía y de control, supervisión de la tensión terminal de cada célula de batería y célula solar conectada en serie, transmisión de señales de control de acondicionadores de energía, etc. - Relacionados con FA
Interfaces entre diversos sensores y dispositivos de control, transmisión de señales de control para grandes fuentes de alimentación, etc. - Otros
Equipos médicos, equipos de fabricación de semiconductores, equipos de comunicaciones, equipos de medición, etc.
Al incorporarlos en puntos clave del circuito, funcionan como medida de seguridad para evitar que el usuario reciba una descarga eléctrica en caso de fallo del equipo.
Principio de los Amplificadores de Aislamiento
Los amplificadores de aislamiento son un tipo de amplificador que hace funcionar circuitos mientras los separa y aísla completamente, de forma que los circuitos no se vean afectados bidireccionalmente por tomas de tierra o fuentes de alimentación comunes. Los principales métodos de transmisión de señales son óptico, magnético y capacitivo, de los cuales el funcionamiento del método magnético es el siguiente.
La señal de entrada al amplificador de aislamiento entra primero en el amplificador tampón 1 en el lado de entrada. Este amplificador tiene características de alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. En el lado de salida del amplificador de aislamiento hay un amplificador de amortiguación 2 similar.
Hay un circuito de aislamiento entre los dos amplificadores tampón, pero los lados de entrada y salida están completamente aislados entre sí en cuanto a CC. En el circuito de aislamiento hay un transformador de señal con elementos de conmutación conectados a las bobinas primaria y secundaria respectivamente; la rectificación sincrónica es posible repitiendo los dos elementos de conmutación de forma simultánea.
La rectificación sincrónica transfiere entonces una tensión al secundario igual a la tensión de señal que entra en el primario. Por lo tanto, aunque los lados primario y secundario de un transformador de señal estén completamente aislados, la señal puede salir del lado secundario.
Características de los Amplificadores de Aislamiento
Los amplificadores de aislamiento tienen las siguientes características
- No hay fugas de corriente del lado de salida al de entrada, por lo que no hay riesgo de descarga eléctrica y se puede garantizar la seguridad.
- Es posible la amplificación de señales de secciones de alta tensión, ya que funciona incluso cuando existen tensiones elevadas entre la entrada y la salida.
- Funciona incluso en presencia de ruido extremadamente alto entre la entrada y la salida, lo que permite rechazar el ruido en modo común.
- Alta tensión soportada. (Muchos productos soportan varios miles de voltios).
Otra Información sobre Amplificadores de Aislamiento.
1. Fuente de Alimentación para Amplificadores de Aislamiento
Los transformadores de aislamiento de los amplificadores de aislamiento tienen un transformador de potencia además del transformador de señal. En el lado primario del transformador de potencia, se añade una onda cuadrada del oscilador y se genera la misma onda cuadrada en el lado secundario.
La frecuencia del oscilador se ajusta para que coincida con la respuesta en frecuencia del amplificador de aislamiento – un oscilador de onda cuadrada de alrededor de 50 kHz a 100 kHz. La tensión del transformador de potencia acciona los elementos de conmutación en los lados primario y secundario respectivamente.
Los lados primario y secundario del transformador de potencia también están aislados por CC; las fuentes de alimentación para los amplificadores de búfer primario y secundario también se alimentan desde los lados primario y secundario del transformador de potencia.
2. Fotoacopladores para Amplificadores de Aislamiento
Si la transmisión de la señal del amplificadore de aislamiento es óptica, se utiliza un fotoacoplador. Este fotoacoplador es un circuito integrado óptico que se utiliza en circuitos de amplificadores de aislamiento cuando la entrada y la salida están completamente flotantes en un circuito aislado entre sí, o cuando se detectan señales de diferentes potenciales.