¿Cuándo es apropiado aislar galvánicamente componentes/subsistemas?

Como implica la pregunta, ¿cómo determina cuándo es apropiado aislar galvánicamente partes del mismo sistema eléctrico entre sí?

Por ejemplo, actualmente estoy construyendo un amplificador de válvulas que tiene una cantidad significativa de electrónica digital. Actualmente, la parte digital y la parte del tubo se alimentan de devanados separados del mismo transformador; sin embargo, ambos están referenciados a la tierra del chasis (ya que en cada circuito respectivo tiene un solo cable que va desde su tierra de fuente de alimentación respectiva a un solo punto en el chasis, ¿esto cuenta incluso como aislado galvánicamente?).

Mi amplificador mestizo también alberga una sección reguladora de alto voltaje controlada digitalmente, por lo que puedo ajustar el voltaje a mis válvulas. Sin ninguna razón específica en mente, aparte de "¡No quiero que mis señales digitales humildes interactúen con potencialmente 400 voltios!", Decidí pegar un bloque DC/DC aislado barato con aislamiento interno de 1000v en el diseño, así como un aislador digital, para aislar el DAC integrado de mi otra basura digital. Se adjunta una vista de diseño de tablero de águila del área infractora, para que pueda ver de qué estoy hablando. (lo siento, no hay suficientes representantes para imágenes en línea).

La línea de puntos negros mal dibujada indica el área 'aislada' prevista.

Creo que mi justificación para hacer esto en ese momento es que, en la probabilidad de que un componente falle en el regulador HV y HV se coloque en cualquiera de mis componentes de bajo voltaje deficientes, mis componentes digitales en otras placas (y hay MUCHOS ellos), permanecerían a salvo, en lugar de ser borrados a medida que la oleada se propagara. En realidad, no sé qué tan cierto es esto, de ahí la pregunta. ¿Consideraría apropiado aislar estos dos sistemas de esta manera, haría algo diferente o ni siquiera consideraría necesario el aislamiento en absoluto? ¿En qué situaciones consideraría obligatorio el aislamiento?

¿¡En realidad!? Una pantalla completa para hacer una pregunta básica. De todos modos, di una respuesta genérica, pero la mitad de mí quiere cerrar esto como si no fuera una pregunta real, ya que lo que sea que esté preguntando es inaccesible sin excavar a través de mucho ruido.
Lo siento, me dejo llevar un poco con las palabras :) Lo limpiaré un poco ahora.
Si está fabricando un amplificador de válvulas, la respuesta es: ¡Aísle todo! No porque lo necesite, pero algunos audiófilos afirmarán que es la única forma de obtener la mejor calidad de sonido.
Como señaló Olin, en esta aplicación en particular, mis dos sistemas no están realmente aislados, ya que comparten una referencia común a la tierra del chasis (principalmente por razones de seguridad) y pueden funcionar perfectamente bien sin estar aislados (aunque dado que el regulador está aislado de todos modos, Puedo hacer flotar suministros a +/- 100v si quisiera). Creo que mi confusión se debió al hecho de que quería implementar algún tipo de equivalente eléctrico de un mamparo, en el caso de un cortocircuito de HV al amplificador operacional en caso de falla del componente.

Respuestas (2)

Tu publicación fue demasiado larga para leerla, pero parece estar preguntando sobre el aislamiento cuando se usa un terreno común.

Si varios subcircuitos comparten un terreno común, entonces no están aislados. Dicho de otra manera, todo lo que comparte una conexión común es un circuito. Por lo tanto, agregar aislamiento entre secciones de un circuito de este tipo no tiene sentido a menos que haya otras razones que no sean un intento equivocado de "aislar" partes del mismo circuito que ya no están aisladas de manera inherente.

Su confusión parece provenir del hecho de que tiene algunas partes del circuito que funcionan con 5 V y algunas partes que usan 400 V. Eso significa que debe prestar atención a los problemas de alto voltaje y asegurarse de que el circuito de bajo voltaje y cualquier Las piezas externas que puede tocar el usuario no quedan expuestas al alto voltaje. Por ejemplo, no hay nada de malo en usar un divisor de voltaje para escalar los 400 V a 4 V para que pueda medirse a través de la entrada A/D de un microcontrolador. El micro solo ve los 4 V, así que estará bien. Debe asegurarse de observar el espacio adecuado, obtener una resistencia nominal para el voltaje, considerar la impedancia de salida del divisor y asegurarse de que las resistencias puedan manejar la disipación de energía. Sin embargo, eso no es diferente a si estuviera midiendo 20 V, solo que algunos de los números son más altos.

En algunos casos puede ser conveniente usar componentes con aislamiento para transferir señales alrededor de este circuito. Pero eso no es por el aislamiento en sí, sino para permitir un desplazamiento de modo común arbitrario entre las secciones de entrada y salida.

¿Cuándo es apropiado aislar galvánicamente componentes/subsistemas?

Por lo general, cuando existe el peligro de una descarga eléctrica o, literalmente, si es necesario que haya un circuito que deba "flotar" hasta un cierto voltaje. Por ejemplo, en un espectrómetro de masas de gas, la cámara de ionización generalmente se eleva a un alto voltaje de CC entre 1 KV y 10 kV, pero podría estar interesado en la corriente que esto toma, por lo que tendría un circuito de detección de corriente con ese potencial y podría enviar la lectura digitalmente al tablero de control en el potencial de tierra a través de optoaisladores. Considerar hacerlo sin aislamiento probablemente sería una tontería o ingenuidad.

En otras palabras, cuando hay un peligro o cuando tiene sentido.

¿Consideraría apropiado aislar estos dos sistemas de esta manera, haría algo diferente o ni siquiera consideraría necesario el aislamiento en absoluto?

Creo que, para un proyecto único donde el costo no va a ser un problema masivo, aislaría los circuitos de control de alto voltaje pero, si fuera un producto con más de unas pocas ventas por año, estaría comenzando pensar en reducir los costos de las piezas costosas y también pensaría si podría haber alguna mejora en el rendimiento o la funcionalidad con o sin el aislamiento.

¿Cuándo es apropiado aislar galvánicamente componentes/subsistemas?
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