산업 시스템 은 왜 광적 격리 를 필요로 합니까?

엔지니어들이 광섬유를 생각할 때, 더 높은 대역폭과 더 긴 전송 거리가 종종 가장 먼저 떠오르는 이점입니다. 그러나 산업 시스템에서는 둘 다 광섬유 사용의 주된 이유가 아닐 수 있습니다.

제어 신호는 기계 내부, 두 캐비닛 사이, 또는 컨트롤러에서 전력 변환 스테이지까지 몇 미터만 이동하면 될 수 있습니다. 요구되는 데이터 속도 또한 상대적으로 낮을 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 광 링크는 중요한 시스템 수준의 이점을 제공할 수 있습니다. 즉, 통신 매체 자체가 두 전기 도메인 사이에 전도성 전기 경로를 생성할 필요 없이 정보가 전기 도메인 간에 교차할 수 있습니다.

이러한 구분은 가변 주파수 드라이브, 서보 시스템, 스위칭 전력 컨버터, 접촉기, 대형 모터, 에너지 저장 장비 및 고전압 IGBT 또는 SiC 전력 스테이지를 포함하는 환경에서 중요합니다. 서로 다른 접지 전위, 공통 모드 간섭, 스위칭 과도 현상 및 전자기 간섭은 모두 전기적으로 연결된 통신 링크를 관리하기 어렵게 만들 수 있습니다.

따라서 산업용 광 절연을 이해하는 것은 근본적인 엔지니어링 문제에서 시작됩니다. 즉, 두 장비가 동일한 전기 환경에서 작동하지 않더라도 정보를 교환해야 할 수 있습니다.

산업 시스템에서 광 절연이란 무엇인가요?

산업 시스템에서의 광 절연은 전도성 신호 경로를 필요로 하지 않고 별도의 전기 도메인 간에 제어 또는 데이터 신호를 전송하는 것입니다. 신호는 전기 형태에서 빛으로 변환되어 광 매체를 통해 전송되고 수신 측에서 다시 전기 신호로 변환됩니다.

중요한 점은 단순히 신호가 광학적으로 된다는 것이 아닙니다. 통신 경로 자체는 더 이상 두 끝점을 전기적으로 연결할 필요가 없습니다.

일반적인 전기 링크는 일반적으로 장치 간에 도체를 사용합니다. 인터페이스에 따라 신호선, 기준 도체, 차폐 또는 통신 시스템과 관련된 기타 전도성 경로가 포함될 수 있습니다. 두 장치가 서로 다른 전기 전위에 놓여 있다면 통신 배선은 원치 않는 전류 또는 전압이 전송되는 경로의 일부가 될 수 있습니다.

광 링크는 이러한 관계를 변경합니다. 한쪽의 전자 장치가 광 송신기를 구동합니다. 빛이 광섬유를 통해 이동합니다. 다른 쪽의 광 수신기가 빛을 다시 전기 신호로 변환합니다.

광 링크에 절연 경계를 가로지르는 전도성 경로가 없으면 두 전자 측은 전송 매체를 통해 신호 도체 또는 공통 전기 기준을 공유할 필요가 없습니다.

갈바닉 절연 대 신호 컨디셔닝

신호 컨디셔닝과 갈바닉 절연은 다른 문제를 해결합니다.

필터링은 원치 않는 주파수 성분을 줄일 수 있습니다. 차동 신호는 두 신호 도체 모두에 유사하게 나타나는 간섭을 더 잘 제거할 수 있습니다. 차폐는 전자기 결합을 줄일 수 있습니다. 서지 보호 부품은 과도 스트레스를 제한할 수 있습니다.

이러한 모든 기술은 유용하지만 두 전기 도메인을 자동으로 분리하지는 않습니다.

갈바닉 절연은 정상적인 전기 전류가 절연 장벽을 직접 통과할 수 없지만 정보 또는 전력이 다른 메커니즘을 통해 전송된다는 것을 의미합니다. 변압기, 옵토커플러, 커패시티브 아이솔레이터, 자기 아이솔레이터 및 광섬유 링크는 이러한 경계를 만드는 다양한 방법입니다.

절연은 안전 기능일 뿐만 아니라

절연은 종종 위험한 전압으로부터 보호하는 것과 관련이 있지만, 산업 통신에는 다른 이유로 사용됩니다. 바로 신호 무결성입니다.

두 회로는 상대적으로 낮은 전압에서 작동할 수 있으며 여전히 통신 문제를 일으킬 만큼 충분한 접지 전위 차이 또는 공통 모드 간섭을 가질 수 있습니다.

따라서 산업용 절연은 비호환적인 기준 전위를 분리하거나, 원치 않는 접지 전류 경로를 차단하거나, 통신 배선을 통한 전기적 간섭의 전파를 줄이거나, 저전압 제어 전자 장치를 고전압 과도 현상으로부터 보호하는 데 사용될 수 있습니다.

이러한 이유로 절연은 종종 나중에 추가되는 안전 구성 요소가 아니라 통신 아키텍처 자체의 일부입니다.

산업 시스템에서 접지 전위 차이가 발생하는 이유는 무엇인가요?

전기 회로는 종종 접지를 단일 0볼트 노드로 나타냅니다. 실제 산업 설치는 더 복잡합니다.

접지 도체는 저항과 인덕턴스를 가집니다. 전력 전류는 도체, 보호 접지 네트워크, 캐비닛 구조, 기계 프레임 및 배전 시스템을 통해 흐릅니다. 장비는 또한 다른 전원에서 전력을 공급받거나 멀리 떨어져 설치될 수 있습니다.

결과적으로, 다른 장비에 표시된 두 개의 "접지" 지점이 정확히 동일한 순간 전위를 유지한다고 보장할 수 없습니다.

"접지"는 항상 모든 곳에서 동일한 전위가 아닙니다

한 캐비닛에 설치된 컨트롤러와 다른 캐비닛에 설치된 드라이브를 고려해 보세요.

두 장치 모두 올바르게 접지되었을 수 있습니다. 접지 도체를 따라 발생하는 전압 강하, 공유 임피던스를 통해 흐르는 높은 전류, 전력 분배의 차이, 스위칭 과도 현상 또는 물리적 분리로 인해 로컬 접지 기준이 여전히 다를 수 있습니다.

이러한 시스템 사이에 전기 통신 케이블이 연결되면 전위 차이가 균등화되려는 경로의 일부가 될 수 있습니다.

                                        접지 전위 차이가 접지 루프를 생성하는 방법

접지 전위 차이가 접지 루프가 되는 방법

접지 루프는 명목상 접지되었지만 실제로는 동일한 전위가 아닌 지점을 연결하는 하나 이상의 전도성 경로가 있을 때 형성될 수 있습니다.그러면 전류가 주로 신호 기준, 차폐 또는 통신을 위한 경로를 통해 순환할 수 있으며, 균등화 전류를 운반하는 것이 아니라.결과적인 전류는 통신 경로를 따라 추가적인 전압 강하를 생성합니다. 수신기는 더 이상 의도된 차동 정보 신호만 보지 못합니다. 전체 신호가 수신기의 자체 로컬 기준에 대해 이동할 수도 있습니다.

이것이 접지 전위 차이가 공통 모드 문제가 되는 지점입니다.

접지 루프가 통신 문제가 되는 방법

전기 수신기는 제한된 공통 모드 환경 내에서 작동합니다.

연결된 시스템 간의 전압 차이가 너무 커지거나 공통 모드 전압이 너무 빠르게 변경되면 사용 가능한 신호 마진이 줄어들 수 있습니다. 데이터가 손상되거나, 보호 구조가 전도되기 시작하거나, 인터페이스 구성 요소가 추가적인 전기적 스트레스를 경험할 수 있습니다.

이러한 문제는 종종 간헐적입니다.

통신 링크는 시운전 중에는 작동하지만 더 많은 장비가 연결된 후에는 불안정해질 수 있습니다. 대형 모터가 시작되거나 인버터가 다른 작동 상태로 들어갈 때 실패할 수 있습니다. 엔드포인트 간의 전기적 관계가 올바르지 않은 동안 프로토콜 자체는 올바르게 작동할 수 있습니다.

EMI가 구리 통신 링크에 영향을 미치는 이유

접지 전위 차이는 산업 전기 환경의 일부일 뿐입니다.

공장 및 전력 전자 시스템에는 강력한 "전자기 간섭(EMI)" 소스도 포함되어 있습니다. 모터 케이블은 빠르게 변화하는 전류를 운반합니다. 인버터 및 스위칭 컨버터는 가파른 전압 전환을 생성합니다. 접촉기 및 릴레이는 유도 부하를 스위칭합니다. 고전류 도체는 저수준 제어 배선 근처를 실행할 수 있습니다.

전기 통신 케이블은 동일한 환경 내에서 작동합니다.

간섭이 전기 링크에 들어가는 방법노이즈는 여러 메커니즘을 통해 전도성 통신 시스템에 들어갈 수 있습니다.변화하는 자기장은 도체 루프에 전압을 유도할 수 있습니다. 변화하는 전기장은 근처 도체에 에너지를 용량성으로 결합할 수 있습니다. 노이즈는 공유 전력 또는 접지 임피던스를 통해 들어갈 수도 있습니다.

따라서 산업 통신 시스템은 차동 신호, 제어 임피던스, 차폐, 접지 전략, 필터링, 서지 보호, 케이블 라우팅 및 갈바닉 절연과 같은 기술에 의존합니다.

각각은 문제의 다른 부분을 다룹니다.

차동 신호는 도움이 되지만 전기적 연결을 제거하지는 않습니다

차동 통신은 수신기가 각 도체 개별이 아닌 두 도체 간의 전압 차이에 주로 응답하기 때문에 널리 사용됩니다.

동일한 간섭이 두 라인에 동일하게 나타나면 대부분 제거할 수 있습니다.

그러나 실제로는 노이즈가 완벽하게 균형 잡히는 경우는 드뭅니다. 케이블 기하학, 차폐, 종단, 주파수, 접지, 설치 품질 및 수신기 공통 모드 기능은 모두 결과에 영향을 미칩니다.

더 중요한 것은 차동 신호 자체가 전기 도메인 간의 전도성 경로를 제거하지는 않는다는 것입니다.

잘 설계된 구리 링크는 산업 시스템에서 매우 안정적으로 작동할 수 있습니다. 실제 설계 질문은 해당 응용 프로그램이 두 전기 도메인을 물리적으로 연결된 상태로 유지하는 것에서 이점을 얻는지 여부입니다.

광섬유가 물리 계층에서 전기 절연을 제공하는 이유

광섬유는 정보가 더 이상 전기 전류 또는 전압으로 경계를 넘을 필요가 없기 때문에 통신 문제를 변경합니다.

일반적인 산업용 광 링크는 간단한 순서를 따릅니다.

전기 신호 → 광 송신기 → 광섬유 → 광 수신기 → 전기 신호

양쪽 끝에 전자 장치가 여전히 존재하지만, 전송 매체는 전기 신호 대신 빛을 운반합니다.

                         구리가 전기적 간섭을 운반하는 이유와 광섬유가 전도성 경로를 끊는 이유

두 측면은 광섬유를 통해 신호 접지를 공유할 필요가 없습니다

저전압 컨트롤러가 다른 전기 도메인에서 작동하는 장비에 명령을 보낸다고 가정해 보겠습니다.

직접적인 구리 연결을 사용하면 두 시스템은 통신 배선을 통해 전기적으로 관련됩니다.

완전히 비전도성 광 경로를 사용하면 접지 균등화 전류가 한 끝점에서 다른 끝점으로 흐를 수 있는 금속 신호 도체가 없습니다.

정보는 경계를 넘지만 전기 전위가 따라갈 필요는 없습니다.

이것은 단순히 전기 수신기의 노이즈 내성을 높이는 것과는 근본적으로 다른 접근 방식입니다.

EMI가 동일한 방식으로 광 신호에 결합되지 않는 이유

구리 도체는 전기 전류와 전압을 지원하므로 외부 전기 및 자기장은 통신 회로와 직접 상호 작용할 수 있습니다.

유전체 광섬유 내부의 광 신호는 다릅니다. 외부 전자기장이 동일한 방식으로 구동할 수 있는 광섬유를 따라 실행되는 전기 신호 도체가 없습니다.

이것이 광섬유가 전기적으로 노이즈가 많은 산업 환경에서 매우 가치가 있는 이유입니다.

그러나 이 구분을 과장해서는 안 됩니다. 송신기 PCB, 수신기 PCB, 로컬 전원 공급 장치, 커넥터 전자 장치 및 주변 회로는 여전히 전자 시스템입니다. 잘못된 접지, 약한 전력 무결성, 부적절한 과도 보호 또는 잘못된 PCB 레이아웃은 여전히 실패를 유발할 수 있습니다.

광섬유는 하나의 중요한 결합 및 전류 경로를 제거합니다. 엔드포인트에서 적절한 EMC 설계의 필요성을 제거하지는 않습니다.

광 절연 대 전기 절연기: 광섬유가 더 많은 가치를 더하는 경우는 언제인가요?

광섬유는 갈바닉 절연을 만드는 유일한 방법이 아닙니다.

산업 전자 장치는 또한 옵토커플러, 커패시티브 아이솔레이터, 자기 아이솔레이터, 절연 변압기 및 기타 기술을 사용합니다. 이러한 기술은 신호를 완전히 PCB 또는 전기 인터페이스 내에 유지하면서 매우 효과적인 절연을 제공할 수 있습니다.

따라서 유용한 비교는 광섬유가 모든 전기 절연기보다 "더 낫다"는지 여부가 아닙니다.

더 중요한 질문은 절연 경계가 어디에 위치해야 하는가입니다.

                                    보드 레벨 절연 대 도메인 레벨 광섬유 절연

보드 레벨 전기 절연

마이크로컨트롤러와 절연된 통신 인터페이스를 포함하는 컨트롤러 PCB를 고려해 보세요.

디지털 아이솔레이터는 컨트롤러 도메인을 인터페이스 측 전자 장치와 분리할 수 있습니다. 외부 케이블은 전기적으로 유지되지만, 보드 아키텍처는 전류가 로컬 절연 장벽을 통과하여 컨트롤러 도메인으로 들어가는 것을 방지합니다.

많은 응용 프로그램에서 이것이 정확히 올바른 솔루션입니다.

전기 절연기는 컴팩트하고 빠르며 비용 효율적이며 통합하기 쉽습니다. 자동으로 광섬유로 교체할 이유가 없습니다.

케이블 레벨 또는 도메인 레벨 절연

광섬유는 필요한 절연 경계가 로컬 PCB를 넘어 확장될 때 더 매력적입니다.

통신 경로는 캐비닛 간, 기계 간, 제어 전자 장치와 고전압 전력 섹션 간, 또는 불확실한 접지 전위와 심각한 스위칭 노이즈가 있는 영역을 통과할 수 있습니다.

이러한 상황에서는 전송 매체 자체가 절연 아키텍처의 일부가 될 수 있습니다.

인터페이스를 전기적으로 절연하면서 환경을 통해 전도성 케이블을 계속 라우팅하는 대신, 광 링크는 끝점 간의 물리적 거리에 걸쳐 전기적 분리를 유지할 수 있습니다.

엔지니어링 고려 사항

직접 구리 링크

전기적으로 절연된 구리 인터페이스

광섬유 링크

가변 주파수 드라이브 및 서보 드라이브

모터 드라이브는 저전압 제어 전자 장치와 고전류, 고속 스위칭 전력 스테이지를 결합합니다.

컨트롤러는 명령, 위치 정보, 진단 또는 피드백을 처리할 수 있으며, 인버터 스테이지는 상당한 전압과 전류를 모터로 스위칭합니다.

모터 케이블과 스위칭 노드는 어려운 전자기 환경을 조성할 수 있습니다. 제어 캐비닛, 원격 장비, 엔코더 및 드라이브 시스템도 약간 다른 접지 전위에 놓일 수 있습니다.

광 통신은 제어 또는 피드백 경로가 이러한 경계 중 하나를 전기적 연결을 확장하지 않고 교차해야 하는 경우 유용할 수 있습니다.

이것이 모든 서보 또는 가변 주파수 드라이브가 광섬유를 필요로 한다는 것을 의미하지는 않습니다. 짧은 내부 신호는 전기 절연으로 완벽하게 처리될 수 있습니다. 물리적 분리와 전기 도메인 분리가 모두 요구 사항의 일부인 경우 광섬유가 더 가치 있게 됩니다.

에너지 저장 PCS 및 BMS 아키텍처

에너지 저장 시스템에는 여러 전기 도메인이 포함됩니다.

배터리 모니터링 회로, 통신 전자 장치, 제어 시스템 및 전력 변환 스테이지는 매우 다른 전위에서 작동할 수 있습니다. 이러한 섹션은 원치 않는 전기적 스트레스가 자유롭게 전파되는 것을 방지하면서 여전히 정보를 교환해야 합니다.

따라서 갈바닉 절연은 시스템 아키텍처의 중요한 부분입니다.

광섬유는 물리적으로 분리되거나 특히 노이즈가 많은 전기 경계를 가로지르는 통신에 유용할 수 있습니다. 모든 PCS 또는 BMS 연결에 대해 의무적으로 취급해서는 안 됩니다. 적절한 방법은 시스템 토폴로지, 전압, 거리, 대역폭, 안전 요구 사항 및 비용에 따라 달라집니다.

IGBT 및 SiC 게이트 드라이버 시스템

게이트 드라이버 시스템은 절연 문제를 특히 명확하게 보여줍니다.

저전압 컨트롤러는 전력 트랜지스터가 언제 스위칭해야 하는지 알려야 하며, 트랜지스터는 컨트롤러 접지에 비해 전위가 빠르게 변하는 스위칭 노드에 놓일 수 있습니다.

IGBT, SiC MOSFET 및 기타 고속 전력 장치에서는 절연 장벽이 두 전기 도메인 간의 전압이 빠르게 변하는 동안 올바른 제어 신호를 계속 전달해야 합니다.

이것이 "공통 모드 과도 내성(CMTI)"이 중요해지는 지점입니다. CMTI는 절연 장치의 빠른 공통 모드 전압 전환 중에 올바른 신호 동작을 유지하는 능력을 설명합니다.

광 제어 경로는 다른 방향에서 동일한 문제에 접근합니다. 통신 경로의 일부는 두 도메인에 걸쳐 있는 전기 신호가 아닌 빛으로 전달될 수 있습니다.

완전한 시스템은 여전히 적절한 절연 전원, 올바른 크리피지 및 클리어런스, 스위칭 보호, PCB 설계 및 EMC 제어를 필요로 합니다. 광섬유는 전력 스테이지의 모든 절연 요구 사항이 아닌 통신 경로를 다룹니다.

단거리 산업용 절연 링크에서 POF의 역할은 무엇인가요?

모든 산업용 광 링크가 장거리 통신용 광섬유를 필요로 하는 것은 아닙니다.기계, 캐비닛, 드라이브, 자동화 시스템 및 전력 전자 장비 내부에서는 필요한 거리가 몇 미터 또는 수십 미터에 불과할 수 있습니다. 이 범위 내에서 "플라스틱 광섬유(POF)"는 전기 절연과 실용적인 설치 특성의 유용한 조합을 제공할 수 있습니다.POF가 짧은 기계 레벨 링크에 적합한 이유

일반적인 산업용 POF는 기존 통신용 광섬유에 비해 상대적으로 큰 광 코어를 사용합니다.이는 광 정렬 및 종단을 덜 까다롭게 만들 수 있으며, 이는 설치 실용성, 서비스 및 커넥터 취급이 장거리 전송 거리보다 더 중요할 수 있는 기계 레벨 링크에서 유용합니다.

POF는 또한 유연하고 가볍습니다.

완전한 케이블 구성도 중요합니다. 재킷 재질, 기계적 보강, 온도 성능, 난연성, 인장 강도, 굽힘 성능 및 반복적인 움직임에 대한 내성은 케이블이 특정 산업 환경에 실제로 적합한지 여부를 결정합니다.

이러한 이유로 산업용 POF 링크는 광섬유 재질뿐만 아니라 완전한 케이블 및 커넥터 시스템으로 평가해야 합니다.

일반적인 POF 절연 링크짧은 산업용 광 링크는 다음과 같이 표현될 수 있습니다.컨트롤러 전자 장치→ 광 송신기

→ POF 케이블

→ 광 수신기

→ 절연 측 전자 장치

 단거리 POF 절연 링크 아키텍처

양쪽 끝의 전자 장치는 여전히 로컬 전원이 필요합니다.

절연 이점은 두 도메인 간에 전도성 통신 경로가 없다는 점에서 비롯됩니다.

선택한 트랜시버 및 인터페이스 아키텍처에 따라 이러한 유형의 링크는 제어 명령, 상태 정보, 직렬 데이터 또는 기타 단거리 산업 신호를 전달할 수 있습니다.

단거리라고 해서 가치가 낮다는 의미는 아닙니다.
광섬유를 주로 전송 거리로 평가하기 쉽습니다.
그 관점에서 볼 때, 구리가 동일한 거리에서 필요한 데이터를 쉽게 전달할 수 있을 때 짧은 연결에 광섬유를 사용하는 것은 불필요해 보일 수 있습니다.
그러나 거리가 실제 엔지니어링 문제가 아닐 수 있습니다.
그 몇 미터가 다른 접지 도메인을 통과하거나, 고출력 인버터 옆을 지나가거나, 제어 캐비닛을 스위칭 스테이지에 연결하거나, 장비 간에 원치 않는 전류 경로를 생성하는 경우, 광 링크의 가치는 도달 거리보다는 전기적 분리에서 비롯됩니다.

따라서 짧은 광 링크는 최대 전송 거리와 거의 관련이 없는 시스템 수준의 문제를 해결할 수 있습니다.POF는 모든 광 링크에 적합한 선택은 아닙니다.

POF에도 명확한 한계가 있습니다.

더 긴 거리, 더 높은 데이터 속도, 더 엄격한 광 손실 요구 사항, 높은 온도, 환경 노출, 커넥터 아키텍처 및 시스템 링크 마진은 하드 클래드 실리카, 폴리머 클래드 실리카 또는 일반 유리 섬유와 같은 다른 광학 매체를 선호할 수 있습니다.

결정은 한 가지 광섬유 유형에 대한 선호도가 아니라 애플리케이션 요구 사항에서 시작해야 합니다.

짧은 기계 레벨 절연 링크의 경우 POF는 매우 실용적일 수 있습니다. 긴 산업용 백본 또는 매우 고속 연결의 경우 다른 광학 매체가 더 적합할 수 있습니다.

산업용 링크에 광 절연이 필요한지 여부를 결정하는 방법

결정은 케이블 재질이 아닌 전기적 경계에서 시작해야 합니다.

먼저, 두 끝점이 실제로 동일한 안정적인 기준 전위를 공유하는지 확인합니다. 다른 전원에서 전력을 공급받거나, 다른 캐비닛에 설치되거나, 다른 접지 지점에 연결된 장비는 그렇지 않을 수 있습니다.

다음으로, 노이즈 환경을 조사합니다. 모터 드라이브, 접촉기, 인버터 스위칭 노드, 고전류 케이블, DC/DC 컨버터, IGBT 모듈, SiC 전력 스테이지 및 유도 부하는 모두 전기 통신 링크에 대한 스트레스를 증가시킬 수 있습니다.

절연 경계의 물리적 위치도 마찬가지로 중요합니다. 문제가 작은 PCB 경계에만 존재하는 경우 디지털 아이솔레이터 또는 옵토커플러가 가장 간단한 솔루션일 수 있습니다. 통신 경로가 캐비닛, 기계, 고전압 영역 또는 불확실한 접지 도메인을 통과하는 경우, 절연 경계를 전송 매체 자체로 이동하면 추가적인 가치를 제공할 수 있습니다.

그런 다음 통신 요구 사항을 절연과 함께 고려해야 합니다. 데이터 속도, 지연 시간, 링크 거리, 온도, 케이블 움직임, 굽힘 요구 사항, 커넥터 내구성, 유지 보수 방법, 광 전력 예산 및 실패 동작은 모두 최종 아키텍처에 영향을 미칩니다.

따라서 선택은 단순히 구리 대 광섬유가 아닙니다. 이는 직접적인 전기 통신, 전기적으로 절연된 구리 통신, POF, HCS/PCS 또는 유리 섬유 중에서 실제 전기 및 통신 경계를 기반으로 한 결정입니다.

핵심 엔지니어링 원리: 링크가 필요할 때 전기 도메인을 분리하십시오

산업용 광섬유는 단순히 구리의 더 빠른 버전으로 이해해서는 안 됩니다.

많은 제어 시스템에서 가장 중요한 속성은 더 근본적입니다. "빛은 해당 위치가 통신 매체를 통해 전기적으로 연결될 필요 없이 위치 간에 정보를 전달할 수 있습니다."

이는 접지 전위가 다를 때 중요합니다. 이는 원치 않는 전류가 통신 배선을 통해 순환하는 경우 중요합니다. 이는 고출력 스위칭이 어려운 공통 모드 및 EMI 조건을 생성하는 경우 중요합니다. 또한 컨트롤러가 물리적 고전압 경계를 가로질러 통신해야 하는 경우에도 중요합니다.

전기 절연기, 차동 인터페이스, 차폐, 필터링, 서지 보호 및 신중한 접지는 여전히 필수적인 엔지니어링 도구입니다. 광섬유가 이를 보편적으로 대체하는 것은 아닙니다.

이는 또 다른 아키텍처 옵션을 제공합니다. 즉, 전도성 신호 경로를 완전히 제거하는 것입니다.

장거리 또는 고대역폭 시스템의 경우, 이는 광섬유의 익숙한 전송 이점과 함께 제공될 수 있습니다. 그러나 짧은 산업용 링크의 경우, 주요 이점은 훨씬 간단할 수 있습니다. "신호는 경계를 넘지만 접지는 그렇지 않습니다."

자주 묻는 질문

산업 시스템에서 광 절연을 사용하는 이유는 무엇인가요?

광 절연은 전도성 통신 경로를 필요로 하지 않고 데이터 또는 제어 신호가 전기 도메인 간에 교차할 수 있도록 합니다. 이는 접지 루프 경로를 차단하고, 접지 전위 차이의 영향을 줄이며, 통신 케이블이 노이즈가 많거나 고전압 섹션 간의 또 다른 전기 연결이 되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

광섬유 통신은 어떻게 접지 루프를 제거하나요?

접지 루프는 전류가 순환할 수 있는 전도성 폐쇄 경로를 필요로 합니다. 두 끝점이 관련 경계를 통해 비전도성 광섬유로만 연결되면, 광섬유는 해당 전류에 대한 전기적 복귀 경로를 제공하지 않습니다.

광섬유 통신은 EMI에 면역인가요?정보가 전기 전류 또는 전압이 아닌 빛으로 전달되기 때문에 광 전송 매체는 전기 도체와 동일한 방식으로 전자기 간섭과 상호 작용하지 않습니다. 송신기, 수신기, 로컬 전원 공급 장치 및 주변 전자 장치는 여전히 적절한 EMC 설계가 필요합니다.

디지털 아이솔레이터 또는 옵토커플러 대신 광섬유를 사용해야 하는 경우는 언제인가요?

디지털 아이솔레이터와 옵토커플러는 종종 PCB 레벨 또는 인터페이스 레벨 절연에 적합합니다. 광섬유는 필요한 전기적 분리가 물리적으로 캐비닛, 기계, 고전압 영역 또는 불확실한 접지 전위 차이가 있는 장비 간에 확장되어야 할 때 특히 유용합니다.

POF는 왜 단거리 산업 통신에 사용되나요?

POF는 비전도성 광 경로와 상대적으로 큰 코어, 유연성 및 실용적인 취급을 결합합니다. 이러한 특성은 전기 절연과 설치 실용성이 매우 긴 전송 거리보다 더 중요한 기계, 캐비닛 및 장비 레벨 링크에 적합할 수 있습니다.

IGBT 또는 SiC 게이트 드라이버 제어 경로에 광섬유를 사용할 수 있나요?

예. 광 링크는 저전압 제어 전자 장치와 고전압 스위칭 도메인 간의 제어 경로의 일부를 형성할 수 있습니다. 완전한 시스템은 여전히 적절한 절연 전원, 스위칭 보호, 크리피지 및 클리어런스, 타이밍 성능 및 EMC 설계를 필요로 합니다.