在我们设计单电源工业机器人的过程中系统总是存在高压差，对我设计带来了许多的不便之处那么我们应该如何解决呢？解决这些模拟和数字电流隔离挑战的硬件技术包括光学、磁性和电容隔离栅。要隔离的传输信号类型包括模拟信号、电源信号和数字信号。本文将介绍适合的工业电压隔离解决方案及其应用。
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电流隔离栅
电流隔离是通过防止电压和接地之间产生电流来分隔电路的行为。以下是从两条或多条电路之间的直接连接形成的电流。
在存在电流隔离情况下，没有直接的传导路径。此类型电路的好处在于，可通过使用光场、磁场或电场，利用电流隔离栅交换模拟或数字信息。这些场打开了很多门。通过其中的一个门，多个系统可以在不同的接地和电压电位下安全、正确地运行。它们还可以交换模拟或数字信息，而不会在过程中相互干扰或破坏。
为了解决这些问题，设计人员需要为多系统电路找到合适的电流隔离技术。选择有光学（LED，光电二极管）、电气（电容器）或磁性（电感器）解决方案。在本文中，所有隔离栅都在硅或半导体封装的某个部分中实现。
2光学隔离
光学隔离依赖于传输光线的 LED 和接收光线的光电检测器之间的分离。对于电流隔离，LED 通过隔离材料（如透明聚酰亚胺）对准光电二极管。
光隔离的优势是不受电场和磁场的影响。但是，LED 在其使用寿命内会老化。
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光隔离栅模拟信号应用
光隔离设备的隔离栅能够传输模拟或数字信号。Vishay Semiconductor Opto Division IL300 线性光耦合器是一种线性光隔离器件，封装内部有一个 LED 和两个光电二极管，所有元件之间彼此实现电隔离。在 IL300 芯片中，LED 光均匀照射在两个光电二极管上，以产生同等的电流（IP1 和 IP2）。
U1 放大器（Texas Instruments，TLV9064IDR）驱动 IL300 LED 以产生反馈光电二极管电流 (IP1)。前馈光电二极管电流 (IP2) 通过隔离式 R2 电阻器发送，该电阻器位于隔离式 U2 放大器的反馈环路中。在此电路中，增益等于 R2/R1。另外，Vout 信号不受 VCC1 相对 VCC2 的变化和两个接地的影响。
LED 亮度随时间的推移会降低。但是，图 4 中的系统不依赖于 LED 的亮度水平；它只要求 LED 打开。LED 光线由两个光电二极管平均地捕获。要将 IL300 应用于图 1 中的框图，人机接口 (HMI) 与机器人控制器之间的位置可能较为适合。
光耦合器的另一个应用是将设备用作数字发射器。Vishay Semiconductor Opto Division 的 SFH6750-X007T 双通道光耦合器和 QT Brightek 的 QTM601T1 单通道光耦合器是高速光耦合器，采用开漏 NMOS 晶体管输出，可轻松隔离模数转换器 (ADC) 的三通道数字输出。
SFH6750 和 QTM601T1 配置提供高达 10 兆波特率 (MBd) 的传输速度，因而适合高速数据应用。从图 1 的框图中可以看出，ADC 接口可能适合放置于人机接口 (HMI) 与机器人控制器之间。
