使用線性光耦合器的模擬隔離

介紹

模擬隔離仍然廣泛應用于電機驅動、功率監(jiān)測等，其中應用通常使用廉價的模擬電壓控制來進行速度、強度或其他調整。

HCNR201/200模擬光耦合器通常被添加到，用于隔離應用電路的前端模塊中的模擬信號。光耦合器將放置在模擬輸入和A/D轉換器之間，以提供模擬輸入與混合信號ADC和其他數字電路的隔離。HCNR201/200是解決許多模擬隔離問題的一個優(yōu)秀的解決方案

主要特點及規(guī)格

THCNR201/200模擬光耦合器由一個單個LED和兩個光電二極管，PD1和PD2組成，如下圖所示。這兩個光電二極管緊密匹配，PD1在輸入端，PD2在應用電路的輸出側。光電二極管的輸出電流與LED的光輸出呈線性相關。PD1具有輸入光電二極管，允許直接監(jiān)測LED狀態(tài)，從而穩(wěn)定LED的光輸出。HCNR201/200通過與兩個光電二極管的緊密匹配，并采用合適的應用電路，可以實現(xiàn)高線性度和穩(wěn)定的增益特性。使用HCNR201/200的優(yōu)點在于它可以在多種不同的模式下工作，如單極/雙極、交流/直流和反相/非反相調制。HCNR201和HCNR200都裝在40億毫升DIP8寬體封裝中。

PD1和PD2

HCNR201/200高線性模擬光耦合器的主要特點和特點如下：

低成本的模擬隔離，高線性度，靈活的設計，易于訪問兩個光電二極管更緊的K3(IPD2/IPD1)傳輸增益-輸出光電二極管PD2中的電流低與輸入光電二極管PD1中的電流低，這表明兩個光電二極管有多接近低非線性-從Ipd2 vs Ipd1從5nA到50μA的圖中繪制的“最佳它”直線的全尺度輸出的最大偏差(%)。繪制的直線是基于從5nA到50μA等距的11個點。IPD2誤差最好的它線是偏差上面和下面都是最好的它的線。低轉移增益溫度梯度-k3與溫度的梯度圖。這表明了對溫度變化的轉移增益

表1。HCNR201/200的關鍵技術規(guī)范

使用HCNR201/200高速、低成本地實現(xiàn)

各種電路，被設計用來與HCNR201/200一起使用，以提供隔離，并在許多工業(yè)應用中使用它們，如電機驅動器、開關模式電源、傳感器、電流回路等。HCNR201/200用于不同的電路結構。

圖1展示了一個使用HCNR201/200的高速、低成本的實現(xiàn)，實現(xiàn)了1.5MHz的高帶寬和穩(wěn)定的增益特性。對于尋找高帶寬、高速和低成本解決方案的應用程序，這將是一個合適的實現(xiàn)，因為電路只包含離散的晶體管(沒有運算放大器)。但它將必須權衡精度，以實現(xiàn)高帶寬和速度。這種協(xié)調狀態(tài)通常用于切換模式電源的反饋路徑。傳遞函數由：

VOUT/VIN= R2/R1

VOUT/VIN= R2/R

圖1：使用HCNR201/200進行的低成本、高速模擬隔離

伺服電機、逆變器和電源中的電壓監(jiān)測

HCNR201/200用于伺服電機、逆變器和電源應用中的反饋回路中的電壓監(jiān)測。

使用HCNR201/200的優(yōu)點是可以補償由于溫度、老化或其他非線性等問題引起的LED特性漂移。它們用于伺服電機驅動，從而將輸入光電二極管放置在反饋路徑中，以控制LED使用外部組件，如運算放大器的LED電流。這如正輸入電壓VIN的電壓2所示。雙極輸入電路將使用兩個HCNR201或兩個HCNR200。電容器C1是補償電容。兩個運算放大器LM158是兩個單獨的封裝，而不是一個雙通道封裝中的兩個通道，否則將不會出現(xiàn)電流絕緣。

輸入光電二極管電流，IPD1= VIN/R1.為了達到線性度，當R1為80kΩ時，輸入電壓，文將需要是最大的4V，并保持最大的光電二極管電流在50μA(如數據表中所述)。

該應用電路的線性傳遞函數由：

圖2：使用HCNR201/200的正極性輸入電壓

電流回路

電流回路已成為傳感器信號傳輸的標準方法。電流回路適用于需要長電纜長度或存在高電磁干擾的工業(yè)環(huán)境。從傳感器級到控制器(PLC、PC)的距離可以很長。需要采用高壓絕緣或電流隔離來保護設備。有幾種類型的電流回路：模擬(線性電流表示模擬信號)、邏輯(高和低邏輯電平分別表示MARK和空間狀態(tài))，以及使用HART?(高速公路可尋址遠程傳感器)通信協(xié)議的組合模擬和數字電流回路。與電壓信號相比，電流回路對噪聲和線路阻抗

引起的誤差不敏感、無損耗的長距離傳輸和較低的電磁干擾靈敏度。

發(fā)射機電路

從圖3中，齊納Z1建立了回路側運算放大器IC2所需的電壓。電路的回路側由回路電流供電，從而消除了對隔離電源的需要。

對于4-20 mA電流回路變送器，選擇R2 = 25Ω，R3 = 10kΩ，R1 = 80kΩ，選擇電阻值，當輸入電壓為0.8V時，回路電流為4mA。當輸入電壓為4V時，回路電流為20 mA。(假設傳遞函數，K3=IPD2/IPD1=1).

圖3：使用HCNR201/200進行隔離的4-20 mA電流回路變送器

審核編輯：湯梓紅