HCNR200电压隔离
2. 1基本测量原理
图2所示为用HCNR200实现一个简单隔离放大器的基本拓扑,除了光耦,还用了2个运放和2只电阻。
这个电路虽然简单,却清楚地解释了基本的隔离放大电路是如何工作的。
简单说来,为了维持运放A1的“+ ”输入端始终为0V,A1将不断地调整流过LED的电流If,进而决定PD1上的电流Ipd1。
比如,增大输入Vin,将引起A1“+ ”端电压升高,在正负端形成一个电压差,经过A1放大,输出电压增大, If随之增大,光强提高, Ipd1也随之增大,直至“+ ”端电压重新回到0V。
假定A1是理想运放,没有电流流入运放的输入端,所有流过R1的电流都流过PD1,在运放达到平衡后,有Ipd1=Vin/R1
图2基本拓扑
pd1仅仅决定于输入电压以及R1的值,与LED的输出光强特性无关,因此在输入电压与光电二极管的电流之间就建立起很好的线性关系。
另外,虽然LED的输出光强随着温度的变化而略受影响,但运放A1将通过调整If来进行补偿。
由于HCNR200特殊的封装结构, 2只光电二极管将得到近似的光强,有K= Ipd2/ Ipd1运放A2和电阻R2将Ipd2转换为电压输出,有Vout= pd23 R2
联立以上3式,得到输入输出电压的关系
V out/V
in= K3 (R2/R1)(2)
可以看出,Vout和Vin成线性关系,与LED的光强输
出特性无关。
并且仅仅通过调整R1和R2的值,就可以改变此隔离放大电路的增益。
图2是单极性输入电路,要求输入电压Vin必须为正。
改变LED、光电二极管或者运放正负输入端的接法,可以得到更多的适合不同场合的隔离放大电路,比如单极性负输入电路、双极性电路等。
2. 2电路硬件设计
图3中, 2只运放及周围阻容元件配合HCNR200构成了隔离电路,对电压较高的模拟量,可以进行分压。
同时,隔离两侧的供电要严格分开。
图中第一只运放及HCNR200 的LED和PD1部分采用+ A18V和模拟地(AGND)连接,第二只运放及HCNR200的PD2部分则由+ 18V和数字地( GND)相连,实现了电气隔离。
根据运放“虚短”和“虚断”
的特性,有
Ipd1=UAIN/R2
Ipd2=UAOUT/ (R4+R5/ /R6)
结合(1) ,得到UAOUT=UAIKR4+R5/ /R6R2(3)
可见,被测电压和输出电压之间存在正比的关系,只要适当选取电阻R2、R4、R5、R6的阻值,就可以得到一定比例的隔离输出电压。
图3高精度电压检测电路图
2. 3实验结果与分析
实际要求对4路0～10V电压, 1路0～40V电压以及1路0～60V电压进行隔离。
对于0～40V和0～60V模拟量,在第一只运放前加精密电阻进行分压,用200kΩ和100kΩ对0～40V 分压, 510kΩ和100kΩ对0～60V分压。
HCNR200的If要求在1mA～20mA之间,典型值为10mA,经过多次实验,证明R3取1kΩ比较合适;再根据Ipd的限制范围,取R2= 200kΩ。
理论上,若K =1,则有R4+ R5/ /R6= R2。
实验时,取R2=200kΩ。
UAIN从0逐渐增大到10V 测量输出端的电压UAOUT见表1 (电压单位为V) ,其中K为实际增益, K =UAOUT/UAIN。
表1实验结果
UAIN
U
AOUTKV
AIN
U
AOUTK
0.3490.3701.061085.2345.5551.06133
1.6061.7041.061025.8756.2351.06128
2.2482.3861.061396.5836.9851.06107
2.7792.9491.061177.0417.4751.06163
3.3733.5801.061377.5738.0361.06114
3.899
4.1371.061048.2298.7331.06124
4.6334.9171.061309.53310.1171.06126
可见,实际增益并不为1,取K = 1. 061进行修正,
则UAOUT=UAIN1. 061。
为提高精度,用电位器代替固定电阻R6,如图3
所示,对于每一路模拟量隔离,通过调整R6的大小,使UAOUT=UAIN,误差控制在毫伏级。
3总结
本文给出了运用高线性模拟光耦器件HCNR200实现模拟电压隔离的基本原理和硬件电路图。
合理选取电阻的大小,可以精确实现输入输出电压1∶1传输。
用本电路制成的模拟量隔离板在列车发电车检测中取得了理想的效果。
参考文献:
[1]张维.一种高精度信号调理电路[J ].自动化仪表, 2001,
(12) : 56 - 58.
[2]赵向华.一种实用的线性隔离检测电路[J ].电工技术杂
志, 2000, (10) : 24 - 25.
[3]陈本孝.微机监控系统中的V /F变换与隔离[J ].电测与仪
表, 1996, (7) : 12 - 14.
(许雪军编发)
—06—仪表技术2005年第5期。
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。
线性光耦隔离检测电压电路
线性光耦隔离检测电压电路耦合器以光为媒介传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。
在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。
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。
线性光耦TIL300 ：主要技术指标如下：1.带宽>200Kz；2.传输增益稳定度为±0.05%/℃3.峰值隔离电压为3500VTIL300是一个由红外光LED照射分叉配置的隔离反馈光二极管和一个输出光二极管组成。
该器件采用特殊制造技术来补偿LED时间和温度特性的非线性，使输出信号与发出的伺服光通量成线性比例。
图1.TIL300电容C 防止电路产生震荡。
TIL300内部D0是发光二极管，其工作电流电If 可选为10mA 。
D1,D2为光敏二极管，他们受D0的激发分别产生电流Ip1和Ip2，其大小与If 有关：其中 、 表明 ， 随 的变化，可称为光耦合函数。
由于D1,D2用相同的工艺做成并与D0封装在一起，因此，它们的光耦合函数变化规律一致，故可设：(1)实际上可以把K 看做常数，K 的值是TIL300的电器参数，典型值为1。
参数取值范围为0.75～1.25.。
U1构成一个负反馈放大器，其同相输入端和反相输入端的电压应近似相等，满足：（2） U2是一个电压跟随器，输出电压V0等于输入段电压：22i p V I R » （3） 于是电路的增益可由 (4)由于i V 的电压是由R3、R4、R5分压后输入U1同向端，所以： 0222111P i P V I R R K V I R R ==2p I 1p I f I 2f K I 11p fI K I = 1f K I 22p fI K I = 2211p f p f I K I K I K I == 11i p V I R »(5)于是： (6)可以看出输出0V 与E 是线性关系。
光耦的作用
光耦光耦全称是光耦合器，英文名字是：optical coupler，英文缩写为OC，亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离，光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏(三极)管封装在一起。
发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用。
只要光耦合器质量好，电路参数设计合理，一般故障少见。
如果系统中出现异常，使输入、输出两侧的电位差超过光耦合器所能承受的电压，就会使之被击穿损坏。
光耦的参数都有哪些？是什么含义？1、CTR：电流传输比2、Isolation Voltage：隔离电压3、Collector-Emitter Voltage：集电极－发射极电压CTR：发光管的电流和光敏三极管的电流比的最小值隔离电压：发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值集电极－发射极电压：集电极－发射极之间的耐压值的最小值光耦什么时候导通？什么时候截至？-------------------------------------关于TLP521-1的光耦的导通的试验报告要求：3.5v～24v 认为是高电平，0v～1.5v认为是低电平思路：1、0v～1.5v认为是低电平，利用串接一个二极管1N4001的压降0.7V+光耦的LED的压降，吃掉1.4V 左右；2、24V是最高电压，不能在最高电压的时候，光耦通过的电流太大；所以选用2K的电阻；光耦工作在大概10mA的电流，可以保证稳定可靠工作n年以上；3、3.5V以上是高电平，为了尽快进入光敏三极管的饱和区，要把光耦的光敏三极管的上拉电阻加大；因此选用10K；同时要考虑到ctr最小为50％；电路：1、发光管端：实验室电源（0～24V）->2K->1N4001->TLP521-1(1)->TLP521-1(2)-gnd12、光敏三极管：实验室电源（DC5V）->10K->TLP521-1(4)->TLP521-1(3)-gnd23、万用表直流电压挡20V万用表+-> TLP521-1(4)万用表--> TLP521-1(3)试验结果输入电源万用表电压(V)1.3V 51.5V 4.81.7V 4.411.9V 3.582.1V 2.942.3V 1.82.5V 0.582.7V 0.22.9V 0.193.1V 0.173.3V 0.163.5V 0.165V0.1324V0.06-----------------------------------------光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。
HCNR200201
1前言通常隔离放大器都具有极好的抗共模干扰能力，还可有效阻断现场和数据采集系统之间的电联系，但并不切断它们之间的信号传递，在通信、工业、医疗器材、电源及测试装置等系统之中，电路的隔离是必要的，传统的实现的隔离都是由变压器及光耦合元件完成的，其中变压器用于耦合交流信号；而光耦合器则用于直流信号的耦合。
与一般的光耦合元件不同，LOC11X 光耦合器可工作在伺服模式，并能用以补偿发光二极管的非线性时间及温度特性，除此之外，LOC11X 光耦合器还能同时耦合交流及直流信号，为设计者提供了可取代大体积变压器及非线性光耦合元件的更佳选择。
2结构原理LOC11X光耦合器有LOC110、LOC111和LOC112三种型号，其内部结构为一个红外线发光二极管与两个光电三极管形成的光耦合。
其中的一个光电三极管可在伺服反馈机制中对发光二极管的导通电流予以补偿；另一个光电三极管用于提供输入及输出电路间的电流隔离。
图1所示是LOC11X的内部结构及引脚排列。
LOC11X光耦合器有DIP和表面贴装两种封装形式，它们均能耦合模拟和数字信号，且具有高增益稳定性，其带宽大于200kHz，线性度可达0．01％。
由于LOC11X光耦合器内部有一对线性光耦合器，应当用在电流隔离，可保持正确的交流及直流信号的耦合以及输入／输出的线性，它有光电压和光电导两种工作模式。
2．1光电导模式图2是LOC11X光耦合器在光电导模式下工作的典型电路，该电路被配置成光电三极管的集电极与基极反向偏压，这是LOC11X光耦合器在光电导模式下运作的典型接法。
当输入电压VIN在0V且IF为0mA时，U1有一个大的开环增益值，而随着VIN值的升高，U1的输出值开始进入VCC1的轨迹上，随着U1输出的增大，IF 开始有电流值，发光二极管也进入工作状态。
接着，光电三极管受到发光二极管所发出光的照射而导通并产生电流I1，当I1流经R1时，将在U1的反相端产生电压VA，从而使得放大器进入负反馈工作状态。
针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试法[发明专利]
![针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试法[发明专利]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/14fe69f0d4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd13d.webp)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811273474.8(22)申请日 2018.10.30(71)申请人 北京航空航天大学地址 100191 北京市海淀区学院路37号(72)发明人 高成 寇震梦 黄姣英 王乐群 (74)专利代理机构 北京慧泉知识产权代理有限公司 11232代理人 王顺荣 唐爱华(51)Int.Cl.G01R 31/28(2006.01)G01R 31/00(2006.01)(54)发明名称针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试法(57)摘要本发明提供一种针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试法,其步骤如下：一：选择HCNR200线性光耦隔离电路并进行配置；二：搭建测试隔离电路带宽所用的测试系统；三：对HCNR200线性光耦隔离电路开展带宽测试；四：对HCNR200线性光耦隔离电路带宽测试数据进行处理和分析；通过以上步骤，针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽进行测试，利用被测隔离电路对脉冲信号的响应上升沿时间与被测电路的带宽之间的关系，发挥脉冲信号频率特性的优势，达到测试HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的目的。
反映HCNR200线性光耦器件在实际应用中隔离传输高频信号的能力。
权利要求书2页 说明书4页 附图3页CN 109471013 A 2019.03.15C N 109471013A1.一种针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试方法，其特征在于：其步骤如下：步骤一：选择HCNR200线性光耦隔离电路并进行配置；先查找HCNR200线性光耦数据手册中的隔离电路，选择高速低成本模拟型隔离电路；然后对选择的隔离电路进行配置；绘制电路结构图并制作高速低成本模拟型隔离电路的印制电路板即PCB电路板；将电阻、三极管和HCNR200线性光耦焊接到PCB电路板上；该HCNR200线性光耦为双列直插式封装即DIP8，管脚1连接三极管Q2N3904的集电极；管脚2连接5V DC电压源；管脚3连接R1电阻；管脚4、5连接地线；管脚6连接三极管Q2N3906的基极；管脚7、8空置；步骤二：搭建测试隔离电路带宽所用的测试系统；该测试系统由脉冲信号源、HCNR200线性光耦隔离电路、示波器、5V电压源和计算机组成；其中待测隔离电路的输入端与脉冲信号源的信号输出端连接，脉冲信号源的输出端连接示波器的一通道探头，待测隔离电路的输出端连接示波器的二通道探头，通用接口总线即GPIB连接脉冲源与计算机，GPIB线连接示波器与计算机；使用5V电压源对隔离电路供电使其能够正常工作；步骤三：对HCNR200线性光耦隔离电路开展带宽测试；首先调节脉冲信号源参数，然后将脉冲源调整至信号输出状态，使脉冲信号通过待测隔离电路，使用示波器采集到隔离电路的输入信号和隔离电路的响应信号波形；步骤四：对HCNR200线性光耦隔离电路带宽测试数据进行处理和分析；针对步骤三中示波器采集到的隔离电路的响应曲线，选取响应信号幅值上升至10％时所对应的时间记为t1，幅值上升至90％时所对应的时间记为t2；被测HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应上升沿时间为τr＝t2-t1式中：τr为被测HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应上升沿时间；当脉冲信号通过HCNR200线性光耦隔离电路时，由于高频分量的丢失产生波形变化并体现在响应曲线上升沿时间上，经过时域和频域的转换分析，响应上升沿时间与电路的带宽具有如下的关系：式中：B是HCNR200线性光耦器件的隔离电路带宽；由此得HCNR200线性光耦隔离电路的带宽；通过以上步骤，利用HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应信号上升沿时间与电路的带宽之间的关系，发挥脉冲信号频率特性的优势，达到了测试HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的目的；对于测试HCNR200线性光耦在实际应用时能够隔离传输的信号的频率范围具有重要的参考意义；本发明相对于扫频测试而言，不需要外加高频信号源来产生高频正弦波信号，而是采用脉冲信号源进行测试，能节约测试成本；取代多次扫频得出HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的复杂步骤，经过一次脉冲信号的输入和一次响应信号的分析就能得到HCNR200线性光耦隔离电路的带宽，更加简单便捷。
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。
隔离型电流检测电路
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。