菲尼克斯隔離器是將輸入和輸出兩端在物理層隔開,兩端之間沒有直接連接的線路,或者說是絕緣的,一般采用耦合的方式實現(xiàn)信號傳輸。輸入側(cè)和輸出側(cè)之間只存在一個較小的分布電容。菲尼克斯隔離器可以提高測量時的共模抑制比,減少干擾,改善信號質(zhì)量,也可以絕緣危險電壓,保護設(shè)備和人身安全。從傳輸特性看,隔離電路可分為數(shù)字隔離電路和模擬隔離電路。從耦合方式看,
菲尼克斯隔離器可以分為光電耦合、電容耦合和電感耦合。
菲尼克斯隔離器是工作在音頻范圍的變壓器,又稱低頻變壓器。工作頻率范圍一般從10~20000Hz。它主要用于系統(tǒng)間或設(shè)備間的音頻信號傳輸,可以*隔離兩個系統(tǒng)間的電位差,避免由于接地問題造成的交流聲干擾,防止過高的電位差對設(shè)備輸入級的損害,實現(xiàn)音頻信號的安全傳輸是音頻系統(tǒng)級聯(lián)的*產(chǎn)品。
一方面,設(shè)計工程師不想在系統(tǒng)中增加電流隔離;另一方面,為了滿足國內(nèi)或安全法規(guī)要求,他們不得不這樣做。增加電流隔離的弊端是隔離直接放在數(shù)據(jù)路徑中,會導(dǎo)致延遲并使系統(tǒng)變慢。此外還會增加功耗、尺寸和成本。這些折中令人遺憾。多年來,設(shè)計工程師使用光耦合器,勉強應(yīng)對這些缺點,但一種新型電流隔離器——數(shù)字隔離器已經(jīng)上市,緩解了這些不利影響。利用菲尼克斯隔離器可以實現(xiàn)尺寸更小、能效更高、更具性價比、性能更高的設(shè)計。然而,安全標(biāo)準并未同步跟進,給數(shù)字隔離器帶來了困惑和不確定性:它們是否像電流隔離一樣安全?它們是否滿足安全法規(guī)要求?
答案是肯定的:菲尼克斯隔離器能夠滿足國內(nèi)和標(biāo)準的安全要求。但是,大多數(shù)供應(yīng)商提供的光耦合器具有相似的結(jié)構(gòu),數(shù)字隔離器則不然,不同供應(yīng)商以不同方式設(shè)計和制造數(shù)字隔離器,因而隔離能力不盡相同,特別是與光耦合器強健的隔離能力相比較時。因此,并非所有數(shù)字隔離器技術(shù)和實現(xiàn)方案都能提供同樣的安全性。
菲尼克斯隔離器原理:使音源與隔離器輸入端獨自形成環(huán)路,同時隔離器輸出端與負載也形成環(huán)路,前后級音頻設(shè)備之間不會形成物理性電氣連接,從而保證了電氣隔離,實現(xiàn)如下目的:
1、凈化音頻信號傳輸,采用平衡信號傳輸模式,可以確保信號不會發(fā)生因線長產(chǎn)生的干擾噪聲。
2、消除因電源異相造成的干擾噪聲。
3、消除接地電位差等產(chǎn)生的干擾噪聲。
4、意外或緊急情況下拔插信號電纜不會產(chǎn)生電壓差的打火現(xiàn)象,保護前后級設(shè)備的安全; 電力線是分A、B、C三相與零線L。一般設(shè)備是工作電壓220V的單相電,使用L、N、G(安全地線)三線安全插座。在實際工作時音源與功放、同聲傳譯主機很多情況下是距離很遠,菲尼克斯隔離器會有不同的取電情況:跨相線、不同的安全地(G)。
因為電源不在同一相線,所以在這樣的用電系統(tǒng)會出現(xiàn)問題:輕則工作時會從音箱發(fā)出很大的電流聲,重則在接插信號電纜時會產(chǎn)生接插打火現(xiàn)象燒毀設(shè)備。
用磁場傳遞信號的典型元件是變壓器。對交流信號的隔離,可以直接使用變壓器。但變壓器不能傳遞直流信號,對頻率很低的信號,激磁電感變得很小,傳遞效果也不好。要用變壓器傳遞直流和低頻信號,須在輸入端將輸入信號調(diào)制成一個交流信號,用變壓器傳遞此信號,在輸出端解調(diào),得到一個與輸入信號相關(guān)的輸出信號。這就是電感耦合的機理,其本質(zhì)是通過磁場耦合傳遞信號,實現(xiàn)隔離,業(yè)界常稱此技術(shù)為磁隔離,電感隔離,其本質(zhì)就是磁場耦合。
菲尼克斯隔離器技術(shù)就是在中間介質(zhì)上采用一個不斷變化的電場來傳輸信息。電容器極板之間的介質(zhì)空間是一個*耐壓的電介質(zhì)隔離器,形成數(shù)據(jù)非接觸傳輸?shù)母綦x層。該極板尺寸、極板之間的間隔和電介質(zhì)材料等決定著電氣性能。在電容極板之間存在電場,電容上電壓變化引起電場變化,在微觀上表現(xiàn)為電容電荷的變化,這樣就可以將交流信號傳遞到下一級。這就是電容耦合的機理,菲尼克斯隔離器其本質(zhì)是通過變化的電場來傳遞信號,通過電介質(zhì)隔離層實現(xiàn)隔離。業(yè)界常稱此技術(shù)為電容隔離,容隔,其本質(zhì)就是電場耦合。電容耦合技術(shù)屬于近距離信號傳輸,由于電場是封閉的,所以對周邊環(huán)境輻射和干擾極小。使用電容隔離層在尺寸大小和能量傳輸方面的率,使得低功耗和低成本集成隔離電路成為可能。另外,電容對磁場的抗擾度可以使其在飽和或高密度磁場環(huán)境下運行。
菲尼克斯隔離器就是采用電容耦合技術(shù)。該系列數(shù)字隔離器集成的片上電容可實現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸和更高的信號完整性,其抗磁干擾能力比電感耦合技術(shù)好很多,菲尼克斯隔離器且功耗較高性能光電耦合技術(shù)降低了很多。榮湃的數(shù)字隔離器具有*的性價比,非常適用于RS485/422通信,CAN總線,SPI總線,現(xiàn)場總線等有干擾的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。