ไอโซเลเตอร์

ตัวแยกสัญญาณเป็นส่วนประกอบที่ใช้ในการส่งสัญญาณผ่านสองส่วนของวงจร ซึ่งจะต้องแยกออกจากกันทางไฟฟ้าเพื่อความปลอดภัย การป้องกันสัญญาณรบกวน หรือเหตุผลด้านการใช้งาน การแยกไฟฟ้านี้เรียกว่าการแยกไฟฟ้าแบบกัลวานิก ซึ่งจะป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหล แต่ยังคงให้ข้อมูลหรือสัญญาณควบคุมผ่านได้ ไอโซเลเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงหรือมีเสียงดัง เช่น ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม ระบบควบคุมมอเตอร์ หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ ตัวแยกสัญญาณเป็นอุปกรณ์ระดับสัญญาณที่อำนวยความสะดวกในการสื่อสารอย่างปลอดภัยระหว่างระบบย่อยโดยไม่ต้องสัมผัสไฟฟ้าโดยตรง

มีตัวแยกสัญญาณสองประเภทหลักๆ คือ ตัวแยกสัญญาณแบบออปติคัล (เรียกอีกอย่างว่า ออปโตคัปเปลอร์(optocouplers)) และตัวแยกสัญญาณแบบดิจิทัล ออปติคอลไอโซเลเตอร์ใช้แสงในการส่งข้อมูลผ่านแนวกั้นฉนวน ออปโตคัปเปลอร์ทั่วไปประกอบด้วย LED บนด้านอินพุตและโฟโตทรานซิสเตอร์, โฟโตไดโอด, SCR, หรือไทรแอกบนด้านเอาต์พุต เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน LED จะปล่อยแสงที่กระตุ้นส่วนประกอบเอาต์พุต ทำให้สามารถผลิตสัญญาณบนด้านแยกได้ ออปโตคัปเปลอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการความเร็วปานกลางและการแยกแรงดันไฟฟ้าสูง—เช่น อินเทอร์เฟซไมโครคอนโทรลเลอร์ ลูปข้อเสนอแนะ SMPS (แหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์) หรือโมดูลอินพุต PLC ได้รับความนิยมเนื่องจากความเรียบง่ายและภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าได้ดี

ในทางกลับกัน ตัวแยกสัญญาณดิจิทัล ไม่ต้องอาศัยแสง โดยทั่วไปแล้วจะใช้การเชื่อมต่อแบบความจุหรือแม่เหล็กเพื่อส่งสัญญาณดิจิทัลข้ามอุปสรรคการแยก ตัวแยกสัญญาณเหล่านี้มีข้อได้เปรียบเหนือออปโตคัปเปลอร์หลายประการ เช่น อัตราข้อมูลที่สูงกว่า การใช้พลังงานที่ต่ำกว่า ความเสถียรของอุณหภูมิที่ดีกว่า และอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าเนื่องจากหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของ LED ตัวแยกดิจิทัลเหมาะเป็นพิเศษสำหรับอินเทอร์เฟซการสื่อสารความเร็วสูง เช่น SPI, I²C หรือ UART ซึ่งการกำหนดเวลาและความสมบูรณ์ของสัญญาณเป็นสิ่งสำคัญ อย่างไรก็ตาม อาจมีความไวต่อการรบกวนชั่วคราวบางประเภทมากขึ้น ขึ้นอยู่กับการออกแบบและการใช้งาน

การเลือกใช้ไอโซเลเตอร์ระหว่างออปติคัลและดิจิทัลขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ได้แก่ ประเภทของสัญญาณ (อนาลอกหรือดิจิทัล) ความเร็ว ความต้องการในการแยกแรงดันไฟฟ้า สภาวะแวดล้อม และความคาดหวังด้านความน่าเชื่อถือ ตัวอย่างเช่น ออปโตคัปเปลอร์อาจยังคงได้รับความนิยมในเส้นทางป้อนกลับอนาลอกแรงดันไฟฟ้าสูงเนื่องจากมีภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนที่แข็งแกร่ง ขณะที่ไอโซเลเตอร์ดิจิทัลอาจเหมาะสมกว่าสำหรับระบบดิจิทัลที่รวดเร็ว กะทัดรัด และใช้พลังงานต่ำ