Izolátory

Izolátory jsou součásti používané k přenosu signálů přes dvě části obvodu, které musí zůstat elektricky oddělené kvůli bezpečnosti, odolnosti proti šumu nebo z funkčních důvodů. Toto elektrické oddělení – nazývané též galvanická izolace – zabraňuje průchodu proudu a zároveň umožňuje přenos dat nebo řídicích signálů. Izolátory jsou důležité zejména ve vysokonapěťovém prostředí nebo v prostředích zatížených šumem, jako jsou průmyslová automatizace, systémy řízení motorů nebo lékařská elektronika. Izolátory jsou zařízení pracující na úrovni signálu, která usnadňují bezpečnou komunikaci mezi subsystémy bez přímého elektrického kontaktu.

Existují dva hlavní typy izolátorů: optické izolátory (známé také jako optočleny) a digitální izolátory. Optické izolátory využívají světlo k přenosu informací přes izolační bariéru. Typický optočlen se skládá z LED diody na vstupní straně a fototranzistoru, fotodiody, tyristoru SCR nebo triaku na výstupní straně. Proud protékající LED diodou vyzařuje světlo, které aktivuje výstupní prvek, což umožňuje reprodukci signálu na izolované straně. Optočleny se široce používají v aplikacích vyžadujících střední rychlost a vysokonapěťovou izolaci – například v rozhraních mikrokontrolérů, zpětnovazebních smyčkách zdrojů SMPS (spínaný napájecí zdroj) nebo ve vstupních modulech automatů PLC. Jsou oblíbené díky své jednoduchost a vynikající odolnosti proti elektrickému rušení.

Naopak digitální izolátory nevyužívají světlo. Namísto toho obvykle využívají kapacitní nebo magnetickou vazbu k přenosu digitálních signálů přes izolační bariéru. Tyto izolátory nabízejí oproti optočlenům několik výhod, včetně vyšších datových rychlostí, nižší spotřeby energie, lepší teplotní stability a delší životnosti, neboť u nich odpadá stárnutí LED diod. Digitální izolátory jsou vhodné zejména pro vysokorychlostní komunikační rozhraní, jako jsou SPI, I²C nebo UART, kde jsou časování a integrita signálu kriticky důležité. V závislosti na konstrukci a aplikaci však mohou být citlivější na určité typy přechodového rušení.

Výběr mezi optickým a digitálním izolátorem závisí na několika faktorech: typ signálu (analogový nebo digitální), rychlost, požadavky na izolaci napětí, podmínky prostředí a předpokládaná spolehlivost. Například optočleny by mohly být stále upřednostňovány ve vysokonapěťových analogových zpětnovazebních cestách díky jejich robustní odolnosti proti šumu, zatímco digitální izolátory mohou být vhodnější u rychlých, kompaktních digitálních systémů s nízkou spotřebou energie.