HCNR200线性光耦的应用
模拟光耦HCNR200、HCNR201应用笔记
HCNR200和HCNR201模拟光电耦合器SPICE电路仿真应用笔记AN5545Jamshed Namdar Khan，安华高科技(Avago Technologies)隔离应用产品事业部光电耦合器应用工程师介绍本应用笔记的目的是展示PSpice软件如何通过使用安华高科技(Avago Technologies)提供的PSpice宏模型精确预测和仿真Avago公司HCNR200和HCNR201模拟光电耦合器的行为，聚焦集成电路仿真程序(SPICE, Sim-ulation Program with Integrated Circuit Emphasis)目前被认为是模拟电路设计工程师不可或缺的工具。
相对模拟光电耦合器数据表参数或规格，良好的宏模型应该精确预测电路性能，PSpice或SPICE仿真是任何设计工程师成功完成设计项目一个必备并且不可或缺的工具，电路仿真有助于原始设计概念的发想，从而允许工程师调整并优化原型电路取得最佳可能电路性能。
电路仿真的最大优势在于建构实体硬件或进行性能测试前可以先行验证并改善设计，极小化花费在原型测试的时间和相关费用成本。
为何需要仿真？不管电路仿真可以如何进行或带来什么，有一点它绝不可能做到的是为你提供实际的电路设计，因此我们首先列举几个吸引设计工程师进行电路仿真的原因。
进行电路仿真的主要动力是极小化预测目标电路设计性能的时间，相较于实际建立和进行原型测试等效电路的评估，使用SPICE电路进行评估所使用的时间相对上非常微小，另外，这些电路仿真也可以在各种不同温度、偏置条件以及零组件数值和误差条件下多次进行，但耗费时间仅为进行电路试验板设计并于工作台上进行评估的数分之一。
在进行光电耦合器SPICE仿真时，首先应该了解的是软件并无法仿真光电耦合器的两个基本特性，设计工程师使用光电耦合器主要有两个理由，分别是绝缘和隔离，SPICE软件并无法对这两个主要关键光电耦合器功能建立模型。
常用的线性光耦与非线性光耦型号及替代线性光耦问题
常用的线性光耦与非线性光耦型号及替代线性光耦问
题
常用的线性光耦的型号
线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。
开关电源中常用线性光耦，如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡，使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。
由此产生的后果是对彩电，彩显，VCD，DCD等等，将在图像画面上产生干扰。
同时电源带负载能力下降。
在彩电，显示器等开关电源维修中如果光耦损坏，一定要用线性光耦代换。
常用的4脚线性光耦（无反馈型线性光耦）有PC817A-C、PC111、
TLP521等。
常用的6脚线性光耦有LP632、TLP532、PC614、PC714、PS2031等。
常用的非线性光耦的型号
4N25 晶体管输出
4N25MC 晶体管输出
4N26 晶体管输出
常见光耦型号
4N27 晶体管输出
4N28 晶体管输出
4N29 达林顿输出
4N30 达林顿输出
4N31 达林顿输出。
线性光耦原理与电路设计,4-20mA模拟量隔离模块,PLC采集应用
1. 线形光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。
常用光耦器件及其外围电路组成。
由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。
对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。
对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。
一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。
集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。
模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。
线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。
这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。
市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。
这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。
1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。
输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和 K2,即K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得 K1和K2相等。
使用线性光耦HCNR200制作交流电压测量模块
使用线性光耦HCNR200制作交流电压测量模块测量范围：幅值30V测量精度：0.5%误差电路自行设计，要求写好设计报告，制作出实物模块。
参考原理见/hiwxzh/blog/item/e145eff1965a43bba40f52a7.html1. 线性光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。
常用光耦器件及其外围电路组成。
由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。
对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。
对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。
一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。
集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。
模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。
线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。
这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。
市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI 子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。
这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。
1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。
输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%）,并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间）,但芯片的设计使得K1和K2相等。
模拟光耦HCNR200、HCNR201应用笔记
HCNR200和HCNR201模拟光电耦合器SPICE电路仿真应用笔记AN5545Jamshed Namdar Khan，安华高科技(Avago Technologies)隔离应用产品事业部光电耦合器应用工程师介绍本应用笔记的目的是展示PSpice软件如何通过使用安华高科技(Avago Technologies)提供的PSpice宏模型精确预测和仿真Avago公司HCNR200和HCNR201模拟光电耦合器的行为，聚焦集成电路仿真程序(SPICE, Sim-ulation Program with Integrated Circuit Emphasis)目前被认为是模拟电路设计工程师不可或缺的工具。
相对模拟光电耦合器数据表参数或规格，良好的宏模型应该精确预测电路性能，PSpice或SPICE仿真是任何设计工程师成功完成设计项目一个必备并且不可或缺的工具，电路仿真有助于原始设计概念的发想，从而允许工程师调整并优化原型电路取得最佳可能电路性能。
电路仿真的最大优势在于建构实体硬件或进行性能测试前可以先行验证并改善设计，极小化花费在原型测试的时间和相关费用成本。
为何需要仿真？不管电路仿真可以如何进行或带来什么，有一点它绝不可能做到的是为你提供实际的电路设计，因此我们首先列举几个吸引设计工程师进行电路仿真的原因。
进行电路仿真的主要动力是极小化预测目标电路设计性能的时间，相较于实际建立和进行原型测试等效电路的评估，使用SPICE电路进行评估所使用的时间相对上非常微小，另外，这些电路仿真也可以在各种不同温度、偏置条件以及零组件数值和误差条件下多次进行，但耗费时间仅为进行电路试验板设计并于工作台上进行评估的数分之一。
在进行光电耦合器SPICE仿真时，首先应该了解的是软件并无法仿真光电耦合器的两个基本特性，设计工程师使用光电耦合器主要有两个理由，分别是绝缘和隔离，SPICE软件并无法对这两个主要关键光电耦合器功能建立模型。
复合励磁永磁同步发电机端电压采样隔离电路_线性光耦HCNR200的应用
收稿日期:20052102151 邓醉杰 男 1980年生;湖南大学电气与信息工程学院在读硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动.复合励磁永磁同步发电机端电压采样隔离电路———线性光耦HC NR200的应用邓醉杰 叶丽花 黄守道 周健湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙(410082)摘 要 本文设计了复合励磁永磁同步发电机端电压采样隔离电路,简要介绍了新型线性光耦器件HC NR200的工作原理,也给出了隔离电路的硬件电路图、参数计算公式及其注意事项。
通过实验证明该电路正确实用。
关键词 复合励磁 隔离电路 线性光耦HC NR200中图分类号T M313 文献标识码B 文章编号1008-7281(2006)02-0036-03Term i n a l Volt age Sam pli n g and Isol a ti n g C i rcu it of Co m pound Exc it a ti onPermanen tM agnet Synchronous Genera tor 2The Appli ca ti onof L i n ear O pti ca l Coupler HCNR 200D eng Zu ijie,Ye L ihua,Huang S houdao,and Zhou J ianAbstract The ter m inal voltage sa mp ling and is olating circuit of co mpound excitati onper manent magnet synchr onous generat or is designed in this paper,the p rinci p le of the ne w linear op tical coup ler HCNR200is si m p ly discussed,and the sche me of hardware of is olating circuit,para meter calculati on f or mulas and attenti ons are given .It is p r oved that the sche me is true and p ractical p r oved by experi m ents .Key words Compound excitati on,is olating circuit,op tical coup ler HCNR200.0 引言近年来,由于永磁电机技术、电力电子技术的迅速发展,多电源输出、高效、高可靠性和稳定性的新型移动电站成为了研究主导。
线性光耦hcnr200中文资料
1. 线形光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。
常用光耦器件及其外围电路组成。
由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA 电流环。
对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。
对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。
一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。
集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。
模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。
线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。
这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。
市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。
这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。
1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。
输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%）,并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间）,但芯片的设计使得K1和K2相等。
线性光耦应用于煤矿电气产品设计
线性光耦应用于煤矿电气产品设计[摘要]本文介绍了线性光耦器件的特性及工作原理，分析了该类器件用于模拟信号隔离转换的典型电路，给出线性光耦在煤矿电气产品电路设计中的应用实例。
关键词：线性光耦；光电隔离；hcnr201linear optical coupling application in coal mine electrical product designshao yan hui(changzhou automation research institute of china coal technology and engineering group corporation, changzhou 213015, china)abstract: this paper introduces the characteristics of linear optical coupling components and working principle, analyzes the such devices in the analog signal isolation and conversion of typical circuit, and gives the use of linear optical coupling in circuit design of coal mine electrical product application.keywords: linear optical coupling; photoelectric isolation; hcnr201中图分类号：x752 文献标识码：a 文章编号：引言：煤矿井下环境一般比较恶劣，为了适应井下的特殊环境，煤矿电气产品的设计在电气间隙、爬电距离、信号隔离等方面较普通电气产品要严格的多。
本文将介绍线性光耦隔离技术在煤矿电气产品电路设计过程中的应用。
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关键词：光电耦合器件；隔离；测量电路；HCNR201
1前言
在测试系统中，为了减少环境噪声对测试电路的影响，确保测量结果的准确 性，往往将被测电路与测试电路在电气上进行隔离，这就需要光电耦合器。普通光 电耦合器具有非线性电流传输特性，这对于数字量和开关量的传输不成问题，但对 于模拟量的传输精度则很差。本文介绍了 HP 公司生产的一种高线性度模拟光电耦 合器 HCNR201主要结构和工作原理。笔者曾在某随动检测系统中使用 HCNR201来精 确地传送检测板所需的电压信号。并进行前向信道与后向信道的隔离，取得了满意 的效果。
ห้องสมุดไป่ตู้
声，其容值可根据电路的频率特性来选取。放大器 N6的作用是把光耦输出的电流 信号转变为电压信号以供后级电路使用，并增强负载驱动能力，降低输出阻抗。调 整电阻 RP2的值可以调整信道的增益。
5结束语
HCNR201可以广泛地应用在需要良好稳定性、线性度和带宽的模拟信号隔离场 合。它可在单／双极信号输入、交直流电路、转换电路等多种模式下工作，因而可 广泛应用在数据通讯、电压电流检测、开关电源、测量和测试工业过程控制（变换 器的隔离、热电偶的隔离、4－20mA 模拟电流环发射／接收器）等方面。
在实际检测电路的某一采集信道中，如需对一组差动输入信号进行检测，可将 电路接成如图3所示的连接方式。图中，通过放大器 N1可将输入的差动信号变为单 边信号后输出。由于二极管 V1和 V2的作用，当输入信号为正时，V2导通，V1截 止，放大器 N2呈开环状态，光耦 N5工作，N4关断；而当输入信号为负时，则正好 相反。当 HCNR201的第3、4端的光敏二极管受光后，其输出信号将反馈到放大器的 输入端，以提高光耦的线性并减少温漂。第5、6端输出的信号经运放放大后输出。 电位器 RP1的作用是调节运放输入偏置电流的大小。电容 C2、C3为反馈电容，可用 于提高电路的稳定性，消除自激振荡，滤除电路中的毛刺信号，降低电路的输出噪
高线性模拟光耦 HCNR201原理及其在检测 电路中的应用
西北机电工程研究所 赵昕 刘洪涛
摘 要：HCNR201是 HP 公司生产的高线性度模拟光电耦合器，它具有很高的线 性度和灵敏度，可在检测系统中精确地传送电压信号。文中介绍了高线性度模拟光 耦 HCNR201的内部结构和工作原理，给出了用 HCNR201和运算放大器实现检测电压 的隔离传输电路。
2 HCNR201的结构及工作原理
HCNR201光电耦合器是一种由三个光电元件组成的器件，主要技术指标如下： ●具有±5％的传输增益误差和±0．05％的线性误差； ●具有 DC～1MHz 的带宽； ●绝缘电阻高达1013Ω ，输入与输出回路之间的分布电容为0．4pF； ●耐压能力为一分钟5000V，最大绝缘工作电压为1414V； ●具有0～15V 的输入／输出范围。 HCNR201光电耦合器的内部结构如图1所示，其中 LED 为铝砷化镓发光二极管， PD1、PD2是两个相邻匹配的光敏二极管，这种封装结构决定了每一个光敏二极管都 能从 LED 得到近似的光照，因而消除了 LED 的非线性和偏差特性所带来的误差。当 电流流过 LED 时，LED 发出的光被耦合到 PD1与 PD2，从而在器件输出端产生与光 强成正比的输出电流。
在使用时，可将第3、4输出端与第1、2输入端一起接入控制回路，其中第3、4 端的光敏二极管起反馈作用，它可将产生的输出电流再反馈到第1、2端的 LED 上，
以对输入信号进行反馈控制。
3应用电路
3．1基本外围电路配置 图2是 HCNR201的外围电路配置。其中 IPD1和 IPD2表示 LED 的输入电流 IF 和光敏
由此可见，其输入与输出呈一种线性关系，且其隔离放大器的增益可通过调整 R2与 R1的比值来实现。
4在检测电路中的应用
在某随动检测系统中，需要用检测板对系统中的各电路板的参数进行监测，以 对工作不正常的电路板给出故障指示，并用单片机来处理检测结果。由于实际工作 环境比较恶劣，为了防止干扰信号由采集信道进入检测板及保证单片机系统工作正 常，笔者采用光电耦合器来实现信号的传输。由于光电耦合器的发光二极管为电流 驱动器件，因而应以电流环路的形式进行传送，而且电流环路是低阻抗电路，它对 噪声的敏感度较低，因此提高了电路的抗干扰能力。有时干扰噪声虽有较大的电压 幅度，但其能量小，所以只能形成微弱的电流，而光电耦合器输入部分的发光二极 管是在电流状态下工作的，只有在通过一定强度的电流时才能发光，因此，即使有 很高电压幅值的干扰，也会因其所形成的电流大小而被抑制掉。
二极管的反向电压处在额定值时光敏二极管中流过的电流。该电流的大小与 IF 有 关。如果 LED 的输出光强发生改变，那么，放大器 N1就会调节 IF 以进行补偿，并 且在 PD1、PD2上保持一个稳定的电流。
IPD1，IPD2的大小与 IF 的关系如下：
其中 K1和 K2分别为 IPD1和 IPD2随 IF 的变化参数，对于 HCNR201来说，其参数变化 应是一致的，当典型值为1时的取值范围为0．95～1．05。对于图2所示电路，其输 入 Vin＝IPD1 R1，输出端 Vout＝IPD2 R2，故有 Vout／Vin＝KR2／R1。