Isolatorer

Isolatorer är komponenter som används för att överföra signaler mellan två delar av en krets som måste hållas elektriskt åtskilda av säkerhets-, brusimmunitets- eller funktionsskäl. Denna elektriska separering, som kallas galvanisk isolering, förhindrar strömflöde samtidigt som data- eller styrsignaler kan passera igenom. Isolatorer är extra viktiga i miljöer med höga spänningar eller mycket störningar, som t.ex. inom industriell automation, motorstyrsystem eller medicinsk elektronik. Isolatorer är enheter på signalnivå som möjliggör säker kommunikation mellan delsystem utan direkt galvanisk kontakt.

Det finns två huvudsakliga typer av isolatorer: optiska isolatorer (även kallade optokopplare) och digitala isolatorer. Optiska isolatorer använder ljus för att överföra information över en isoleringsbarriär. En typisk optokopplare består av en lysdiod på ingångssidan och en fototransistor, fotodiod, SCR eller Triac på utgångssidan. När ström flödar genom lysdioden avger den ljus som aktiverar utgångens komponent, vilket medför att signalen kan reproduceras på den isolerade sidan. Optokopplare används ofta i tillämpningar som kräver medelhastighet och isolering mot höga spänningar, som t.ex. gränssnitt för microcontrollers, återkopplingsslingor i switchande nätaggregat eller ingångsmoduler för PLC:er. De föredras för sin enkelhet och utmärkta immunitet mot elektriska störningar.

Digitala isolatorer, är å andra sidan, inte beroende av ljus. De använder istället vanligtvis en kapacitiv eller magnetisk koppling för att överföra digitala signaler över isolationsbarriären. Dessa isolatorer erbjuder flera fördelar jämfört med optokopplare, bland annat högre datahastigheter, lägre strömförbrukning, bättre temperaturstabilitet och längre livslängd eftersom de undviker åldersrelaterad försämring av lysdioden. Digitala isolatorer är särskilt väl lämpade i gränssnitt för kommunikation med hög hastighet som t.ex. SPI, I²C eller UART, där timing och signalintegritet är viktigt. De kan dock vara mer känsliga för vissa typer av transienta störningar, beroende på konstruktion och tillämpning.

Valet mellan en optisk och en digital isolator beror på flera faktorer: typ av signal (analog eller digital), hastighet, krav på spänningsisolering, miljöförhållanden och förväntad tillförlitlighet. Optokopplare kan t.ex. fortfarande vara att föredra i analoga återkopplingsvägar för hög spänning tack vare sin stabila störningsimmunitet, medan digitala isolatorer kan vara bättre lämpade för snabba, kompakta digitala system med låg effekt.