线性光耦在电流采样中的应用---YXH_wxm
普通光耦的线性应用
普通光耦的线性应用光耦合器（Optocoupler）是一种利用光传输信号的半导体器件，它可以让两个电源或电路相互隔离，可以有效降低电路板上的电磁干扰，提高信号传输的稳定性。
普通光耦由于具有高迁移率、高电压抗扰度和高抗干扰能力，广泛应用于电子产品的数据传输、信号隔离以及电路保护等应用中。
普通光耦的线性应用原理是将光发射的脉冲转换成电流或电压的信号，从而实现两个电路之间的信号隔离。
光耦适用于温度和电压的变化，具有良好的抗电磁干扰能力，所以它可以用于信号传输，有助于提高系统的稳定性。
此外，光耦具有良好的电容耦合效果，能有效抑制传输电路中射频信号的漏穿，同时具有半导体晶体管电容耦合器的动态性能，因此可以实现快速传输和信号的高准确性。
普通光耦的线性应用主要包括以下几个方面：1、可控直流电路：普通光耦可以将宽带电流信号转换为光信号，可用于控制半导体晶体管、电子管、双极管等晶体管。
当输入端受到控制信号时，它不仅可以增大、减小电流，还可以调整电流的方向。
因此，普通光耦可以应用于控制电动机、调节输出电压和实现精确控制等领域。
2、数据采集：普通光耦也可以用于数据采集，如多种实验设备的信号传输、外部存储设备的数据传输、模拟信号的采集等。
3、隔离信号传输：由于普通光耦具有良好的电磁隔离能力，可以用于信号隔离，可以防止两个电路之间电压波动或电磁干扰。
此外，它还能够有效抑制信号漏穿和干扰，从而保证信号的准确性和稳定性。
4、实现安全设计：因为普通光耦具有良好的电磁隔离能力，可以有效保护电源隔离，减少振荡，从而有效保证电源电压的安全性。
普通光耦的线性应用在电子行业有着广泛的应用，许多现代板就用它实现隔离、控制、数据传输和信号保护等功能。
它具有高传输率，可以有效降低系统的电磁干扰，从而提高系统的可靠性和稳定性。
一种利用线性光耦实现伺服电动机电流的高精度采样方法
一种利用线性光耦实现伺服电动机电流的高精度采样方法方杰
【期刊名称】《上海电气技术》
【年(卷),期】2014(007)002
【摘要】介绍了一种高精度的交流电流采样方法.利用高精度线性光耦结合低感电阻来采样伺服电动机实际电流,替代传统的霍尔传感器,实现对电动机电流的实时有效控制,达到高性能的伺服电动机转矩控制目的,并给出了详细的原理说明及电路设计要点.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】方杰
【作者单位】上海开通数控有限公司,上海200233
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.4;TN751.1
【相关文献】
1.高性能永磁交流伺服系统高精度电流采样实现 [J], 胡东轩;史伟民;鲁文其;刘虎;王玮
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伺服驱动器中电流采样电路设计
伺服驱动器中电流采样电路设计在伺服驱动控制系统中，为实现磁场定向控制，需要至少对两相电机绕组的电流进行采样，这两路电流采样将作为电流反馈信号使伺服驱动实现电流闭环，可以这样说，电流信号采样是伺服控制系统硬件的一个重要模块，也是一大难点。
常规电流采样电路设计如今，大多数伺服驱动使用采样电阻和线性光耦搭建的一路电流采样电路，如图1所示。
其中，rsense是功率型采样电阻，mc34081为运算放大器，78l05为三端稳压电源。
hcpl-7840为线性光耦，其2,3引脚为信号输入端，6,7引脚为信号输出端，在输入端输出端供电电压均为5v的情况下，当2,3引脚输入的差值电压变化时，6,7引脚的输出信号将随着输入信号分别进行递增和递减的线性变化。
由图1所示可知，当伺服电机正常工作时，将采集通过绕组的电流信号转变为采集采样电阻两端电压值，并将该电压值通过线性光耦进行隔离放大，再经过运算放大器，a/d 转换送给dsp进行数据分析，进而实现电流环闭环控制。
在实际实验过程中，由于伺服电机等外界条件干扰，dsp所接收到的电流采样信号会有相对较大程度的干扰，故必须在电路中增加相应的滤波措施。
新型电流采样电路设计采用采样电阻和线性光耦搭建的采样电路均为模拟电路，很容易受到外界的干扰，在电路调试过程中，滤除杂波尤为繁琐。
为使得电流采样信号更精确，使电流环闭环效果更好，我们又设计了一种采用高压线性电流传感器ir2175来实现电流采样的方案，并做对比实验。
芯片概述ir2175是ir公司专为交流或直流无刷电机的驱动应用而设计的高压线性电流传感器，它内置电流检测和保护电路，可通过串联在绕组回路的采样电阻来进行电流采样，并且该芯片能自动将输入的模拟信号转换成数字pwm信号并可以直接送于处理器进行数据处理[2]。
电路设计如图2电路图可知，r2和r3为采样电阻，q1～q6为igbt，d2～d4和d6～d7为快恢复二极管。
ir2175芯片的vcc为供电引脚，接+15v。
线性光耦合器A7840电流检测电路应用实例解析
线性光耦合器A7840电流检测电路应用实例解析
线性光耦合器A7840在平时的应用过程中，多见于检测电路、电子电路
等电路系统中，其应用范围非常广泛。
本文将会结合一个线性光耦合器
A7840的实际应用案例，来为各位刚刚开始接触电路系统设计的新人工程师
们进行设计说明，希望能够为各位新人工程师带来一定帮助。
下图中，图1为利用线性光耦合器A7840所设计成的常见电流检测前级电路，图2所展示的是本案例中所使用到的线性光耦电流检测电路系统。
下面
将结合这两个电路系统对其应用方式进行说明。
图1
图2
在图1所展示的电流检测前级电路中，线性光耦合器A7840所在的电路结
构为标准的差分输入电路结构。
当电流信号为0时，则线性光耦A7840的输
出端6、7两脚电压皆为2.5V，即差压值为0V，此时运放电路输出端7脚电
压为0V。
当这一电路系统处于运行中或出现故障信号输出时，则线性光耦合器A7840的输出端6、7两脚电压相向偏离2.5V（即有了差分电压输出），两输出端最大输出电压为最大幅度为2.5V，这也就意味着假如此时6脚为
1.3V，则7脚为3.8V。
此时，运放输出端最大输出电压值约为8V左右。
结合图1所展示的这一电流检测前级电路系统设计，则可以发现，在利用
这一电路系统进行检修时，其实是对静态电压的“修正”。
上电后误报OC故障，测运放输出端7脚的电压不为0V，说明该级电路有错误的过载信号输出，此时这一电路中的故障不外乎A7840、运放损坏或A7840输入回路异常、输。
普通光耦的线性应用
普通光耦的线性应用光耦（optocoupler）是一种采用光学原理的隔离器，是电的有效的隔离工具，它可以实现电信号的隔离，也可以实现电压和电流的隔离，从而保护电路元件和系统，起到非常重要的作用。
由于光耦的发展，普通光耦利用已被广泛应用于各种电子设备中，并发挥着重要作用。
一般来说，普通光耦由发射器和接收器两部分组成，发射器由二极管、发光二极管等组成，而接收器由受光二极管或光电二极管组成。
当发射器受到电信号控制时，发射器会发出脉冲光，经过光管辐射到接收器，然后接收器会发射出相应的电信号。
借助普通光耦，我们可以轻易地向电子设备中添加一种电的有效的隔离工具，从而改善设备的性能与稳定性。
普通光耦的线性应用主要有以下几种：首先，普通光耦可以使用作为电路间的隔离介质，从而实现电信号的有效隔离。
在实际应用中，我们可以将普通光耦安装在电路中，以独立的形式将相邻的电路连接起来，从而实现电路的隔离和保护。
其次，普通光耦也可以应用于检测电路在高低电平之间的转变，实现良好的信号检测效果。
在信号检测技术的应用中，普通光耦可以检测到信号的起始点、终止点、脉冲宽度和波形峰值等，这类技术在高精度仪器控制、机器联动、自动设备以及系统参数调节等应用中有着十分重要的作用。
同时，普通光耦也可以应用于信号稳定输出，以及不同电路的电压转换等方面，它可以稳定输出准确的信号，消除因噪声而造成的误差，有效的保护电路的稳定性。
同时，普通光耦也可以实现不同电路间的电压转换，可以有效地提高电子系统的性能，使其具备更好的可靠性。
此外，普通光耦也可以应用于模拟信号和数字信号的转换，普通光耦通过控制输入信号，可以将模拟信号转换成数字信号，并且可以有效抑制信号中的噪声，从而实现对模拟信号更准确的检测。
综上所述，普通光耦可以应用于电路隔离、信号检测、信号稳定输出以及模拟信号和数字信号的转换等方面，它具有良好的隔离性、高精确度、低噪声、高稳定性等特点，在电子设备中得到了广泛应用，发挥着重要作用。
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。
线性光耦在电流采样中的应用---YXH_wxm
线性光耦在电流采样中的应用1 引言在现代电气测量和控制中，常常需要用低压器件去测量、控制高电压、强电流等模拟量，如果模拟量与数字量之间没有电气隔离，那么，高电压、强电流很容易串入低压器件，并将其烧毁。
线性光耦HCNR200可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离，隔离电压峰值达8000V；输出跟随输入变化，线性度达0.01％。
2 HCNR200/201简介HCNR200型线性光耦的原理如图1所示。
它由发光二极管D1、反馈光电二极管D2、输出光电二极管D3组成。
当D1通过驱动电流I f时,发出红外光(伺服光通量)。
该光分别照射在D2、D3上,反馈光电二极管吸收D2光通量的一部分,从而产生控制电流I1(I1=0.005I f)。
该电流用来调节I f 以补偿D1的非线性。
输出光电二极管D3产生的输出电流I2与D1发出的伺服光通量成线性比例。
令伺服电流增益K1=I1/I f，正向增益K2=I2/If，则传输增益K3=K2/K1=I2/I1,K3的典型值为1。
3 电流检测电路3.1 光电导模式下的电流检测电路设计HCNR200工作在光电导模式下的检测电流电路如图2所示，信号为正极性输入，正极性输出。
隔离电路中,R1调节初级运算放大器的输入偏置电流的大小,C1起反馈作用,同时滤除了电路中的毛刺信号,避免HCNR200中的铝砷化镓发光二极管(LED)受到意外的冲击。
但是，随着频率的提高,阻抗将变小,HCNR200的初级电流增大,增益随之变大,因而，C1的引入对通道在高频时的增益有一定影响,虽然减小C1的值可以拓展带宽,但是，会影响初级运算放大器的增益,同时,初级运算放大器输出的较大毛刺信号不易被滤除。
R3可以控制LED的发光强度,对控制通道增益起一定作用。
图2 光电导模式下的电流检测电路4 运算放大器的选择HCNR200/201是电流驱动型器件,其LED 的工作电流为1mA ～20mA ,因此，运算放大器A1的驱动电流也必须达到20mA,能达到这种输出电流能力的运算放大器输出级一般为双极型，因此，选双极型运算放大器较合适。
基于线性光耦HCNR200的电流检测电路设计与实现
基于线性光耦HCNR200的电流检测电路设计与实现浙江大学生仪学院生物医学工程 **** 学号******[摘要]本文主要介绍了惠普公司的高线性度模拟光耦HCNR200的基本结构及工作原理。
利用该器件设计了一种模拟信号隔离来对医疗设备中电流检测的硬件电路，较好地解决了设备中高电压、强电流很容易串入低压器件会将其烧毁的问题。
线性光耦HCNR200可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离，隔离电压峰值达8000V；输出跟随输入变化，线性度达0.01％。
在高稳定性、高线性度的模拟信号隔离的场合具有广泛的应用前景。
[关键词]线性光耦HCNR200 模拟隔离电流检测1 引言在自动化检测系统、计算机数据采集系统、医疗设备控制系统等诸多工业测量中，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。
在信号采集的过程中，各种干扰信号都会随着被测量信号进入数字控制系统，这些信号迭加在有用的被测信号上会使测量的准确度降低，造成控制系统的不稳定。
为了实现电平线性转换以及不把现场的电噪声干扰引入到数字控制系统中来，必须将被测电路和控制电路在电气上实现隔离，光电隔离法和隔离放大器法是两种常用的模拟信号隔离方法。
隔离放大器内部集成有高性能的输入输出放大器、调制解调器、信号耦合变压器等单元器件，通常采用磁耦合方法使放大器的输出和输入之间没有电气联系，从而隔离了干扰源，抑制了干扰信号，完成对信号的放大。
隔离放大器具有完全浮动的输入端和独立隔离的输出端，并有良好的线性度和稳定性，还有较高的隔离电压和共模抑制比。
但是隔离放大器对于支流信号却不适用，价格比较高，只适用于要求较高的场合。
光电隔离是常用且方便有效的隔离方法，它是通过光电之间的相互转换，并利用光作为媒介进行信号传输，在电气上使测量系统与现场信号完全隔离。
普通光耦的线性应用
普通光耦的线性应用光耦（Opto-Isolator）是一种光学元件，有时也称为“光耦合器”。
光耦是一种电气隔离，可以把电信号和光信号转换为相应的电信号，它使用光子耦合来实现电气隔离，可以大大改善电路的安全性和可靠性。
光耦具有高可靠性、高绝缘能力、低延迟、低成本、小尺寸及安装方便等特点，在电子产品和计算机领域，特别是微处理器领域，其应用十分广泛，如控制开关、觉得器、仪表及接口电路等。
普通光耦是一种常见的光耦，它将发射端的电信号转化为光信号，在接收端再转化为电信号，从而实现电气隔离。
通光耦是一种综合应用，具有出色的线性应用能力和电磁隔离能力。
它可以有效地抑制各种非线性效应，抑制高频杂波，满足系统的高品质要求。
由于普通光耦具有很高的绝缘能力，所以在无线电射频和电源系统中，普通光耦可以提供出色的电磁干扰抑制功能，有效保护系统免受外界对其安全性的隐患。
在太阳能光伏领域，普通光耦的应用可以提高太阳能电池的可靠性和安全性，并有效地防止传感数据的丢失或disruption。
此外，普通光耦在数据采集领域也有广泛应用，可以提高系统的处理速度和性能，实现信息的实时处理。
另外，普通光耦有助于实现电脉冲测量，可以准确地采集电脉冲信号，进行运算，诊断故障，有助于衡量电路的稳定性、可靠性以及紊流参数等。
在无线电通信领域，由于普通光耦的小体积、低成本，因此可以更方便的安装，增强信号的传输质量和安全性，减少电磁干扰带来的影响，从而提高无线系统的稳定性。
总而言之，普通光耦具备出色的线性应用能力，有助于提升电子产品和计算机系统的可靠性和安全性，适用于各种电子产品、太阳能光伏、数据采集和无线电通信等领域，为系统提供有效的电磁隔离和高品质信号传输，可满足不同系统中应用的要求。
线性光耦器件IL300-F-X009原理及其应用
线性光耦器件IL300-F-X009原理及其应用
线性光耦器件IL300-F-X009原理及其应用
张涛
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】介绍在采集交流永磁同步电机母线电流时,为防止外界的各种干扰,必须将霍尔传感器测量系统和DSP数字微处理器进行电气隔离.为了能更精确地传送模拟信号,进行电压检测,用线性光耦(IL300-F-X009)隔离是最好的选择.线性光耦输出信号随输入信号变化而成比例变化,它为模拟信号传输过程中,隔离电路的简单化、高精度化带来了方便.
【总页数】3页(42-43,59)
【关键词】线性光耦(IL300-F-X009);模拟信号;电压检测
【作者】张涛
【作者单位】国营七八五厂设计一所,山西太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】TN622
【相关文献】
1.光耦线性化与线性光耦器件的应用 [J], 孙德刚; 孙光
2.新型精密线性光耦器件在IGBT逆变焊机中的应用 [J], 代彦锦
3.精密线性光耦TIL300及其应用 [J], 张元良; 张元青
4.线性光耦HCNR201原理及其在轴承故障检测中的应用 [J], 李培建; 蔡海潮
5.高线性模拟光耦HCNR201原理及其在检测电路中的应用 [J], 赵昕; 刘洪涛。
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线性光耦在电流采样中的应用
1 引言
在现代电气测量和控制中，常常需要用低压器件去测量、控制高电压、强电流等模拟量，如果模拟量与数字量之间没有电气隔离，那么，高电压、强电流很容易串入低压器件，并将其烧毁。
线性光耦HCNR200可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离，隔离电压峰值达8000V；输出跟随输入变化，线性度达0.01％。
2 HCNR200/201简介
HCNR200型线性光耦的原理如图1所示。
它由发光二极管D1、反馈光电二极管D2、输出光电二极管D3组成。
当D1通过驱动电流I f时,发出红外光(伺服光通量)。
该光分别照射在D2、D3上,反馈光电二极管吸收D2光通量的一部分,从而产生控制电流I1(I1=0.005I f)。
该电流用来调节I f 以补偿D1的非线性。
输出光电二极管D3产生的输出电流I2与D1发出的伺服光通量成线性比例。
令伺服电流增益K1=I1/I f，正向增益K
2=I
2
/I
f
，则传输增益K3=K2/K1=I2/I1,K3的典型值为1。
3 电流检测电路
3.1 光电导模式下的电流检测电路设计
HCNR200工作在光电导模式下的检测电流电路如图2所示，信号为正极性输入，正极性输出。
隔离电路中,R
1调节初级运算放大器的输入偏置电流的大小,C
1
起反馈作用,同时滤除了电路中的毛
刺信号,避免HCNR200中的铝砷化镓发光二极管(LED)受到意外的冲击。
但是，随着频率的提高,阻抗将变小,HCNR200的初级电流增大,增益随之变大,因而，C
1
的引入对通道在高频时的增益有一定影响,虽然减小C1的值可以拓展带宽,但是，会影响初级运算放大器的增益,同时,初级运算放大器输出的较大毛刺信号不易被滤除。
R3可以控制LED的发光强度,对控制通道增益起一定作用。
图2 光电导模式下的电流检测电路
4 运算放大器的选择
HCNR200/201是电流驱动型器件,其LED 的工作电流为1mA ～20mA ,因此，运算放大器A1的驱动电流也必须达到20mA,能达到这种输出电流能力的运算放大器输出级一般为双极型，因此，选双极型运算放大器较合适。
同时,根据输入电压范围,也要求运算放大器有相应的共模输入和输出能力。
本设计电路采用单电源供电的HA17324集成运算放大器,其输出电流可达40mA 。
5 电阻器的选择
下面讨论光电导模式下电阻器的选择。
A1组成驱动级电路。
根据理想运放“虚短”的特性，则
V Vin
V V +=-=+
有根据“虚断”的特性，流入运放的电流为0，则
11111
V I R V Vin I R R -=⨯-∴=
=
A1的输出端： 11
3
o D f V V I R -= 又：10.005f I I =⨯ 【f I 必须在1mA ～20mA 之内】
即
1113
0.005o D V V Vin
R R -=⨯，式中V D1为D1的正向压降。
1
113
0.005()o D R Vin V V R =⨯
⨯- 令
11
33
200200R R R R =⇒= 则：113o D f Vin V V I R =-=⨯，即： R3上的电压就是Vin ；
则：3
f Vin
I R =
因为f I 必须在1mA ～20mA 之内，可以根据Vin 的范围计算出合适的R3，进一步根据13200R R =可计算出对应的R1。
在输出端，
222O V I R =⨯
根据HCNR200芯片资料可知 12I I =，因为
11
Vin V V V I R =+=-
-=⨯
所以选21R R =时，
Out in V V =
总结可得：
[1] 武汉力源电子股份有限公司.HCNR200精密线性光耦合器数据手册[Z]，1999. [2] 童诗白.模拟电子技术[M].北京：高等教育出版社,2001.
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问题剖析
如下图，Vin=2.4V ，输出电压Vout 不对，测试V+与V-不相等，请问问题在哪里？
解答：
根据上面计算，Vin 全部降在R3上，3f Vin I R =⨯，则 因为 11o in D V V V =+，根据手册1 1.6D F V V V == 则 1 2.4 1.64o V V V V =+=
而根据LM358手册，因为LM358不是轨对轨（rail-to-rail ），当LM358的电源电压为5V 时，其输出最大只能达到3.5V ，即Vo1超出了其范围，所以整个电路不再符合计算比例。
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