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基于光耦合器HCNR200的電流檢測電路設計分享

2015-12-08 09:14 來源:電源網綜合 編輯:柚子

作為光耦合器家族中的成員之一,HCNR200型號的光耦在很多通訊電路系統中都擔任著重要作用。此前我們曾經就這一光耦合器的工作原理進行過簡要分析,在今天的文章中,我們將會為大家分享兩種基于HCNR200光耦合器的電流檢測電路設計方案,希望能夠通過本文的分享,對各位工程師的設計研發工作帶來一定幫助。

光電導模式中的電流檢測電路設計方案

在光電導工作模式下,我們所設計的這一基于光耦合器HCNR200的電流檢測電路如下圖圖1所示。從下圖中我們可以看到,在這一電流檢測電路系統中,信號為正極性輸入,正極性輸出。在該系統的隔離電路中,R1調節初級運算放大器的輸入偏置電流的大小,C1起反饋作用,同時濾除了電路中的毛刺信號,可以避免HCNR200中脆弱的LED受到意外沖擊。

光電導模式下的電流檢測電路
圖1 光電導模式下的電流檢測電路

但是,這一電流檢測電路也有一個缺陷,那就是當隨著頻率的提高,阻抗將變小,通過光耦合器HCNR200的初級電流增大,增益隨之變大,因而,C1的引入對通道在高頻時的增益有一定影響。雖然減小C1的值可以拓展帶寬,但是會影響初級運算放大器的增益,同時,初級運算放大器輸出的較大毛刺信號不易被濾除,這是需要重點注意的。而電阻R3在該電路系統中可以控制LED的發光強度,對控制通道增益會起一定作用。

光電壓模式中的電流檢測電路設計方案

在光電壓工作模式下,我們所設計的這一基于光耦合器HCNR200的電流檢測檢電路,如下圖圖2所示。從圖2中我們可以看到,在這一電流檢測電路系統中,信號為正極性輸入,正極性輸出。R1、R2、R3、C1的作用與在光電導模式下的作用基本相同。此時,放大器A1調節電流If。當輸入電壓Vin增加時,I1也同時會增加,放大器A1“+”輸入端電壓增加,促使電流If增加。由于D1與D2之間的聯系,I1就會把“+”輸入端電壓重新拉回0V,形成負反饋。

在光電壓工作模式下,這一電流檢測電路的放大器A1如果出現輸入電流很小的情況,那么流經R1的電流就可以計算為Vin/R1=I1。顯而易見,此時I1與Vin之間是線性比例關系。I1穩定線性變化,If也穩定線性變化。因為D3受到D1光照,I2也跟著穩定線性變化。放大器A2和電阻R2將I2轉化成電壓VOut=I2×R2。

光電壓模式下的電流檢測電路設計
圖2 光電壓模式下的電流檢測電路設計

在本文所設計的基于光耦合器HCNR200的電流檢測電路中,由于我們所選擇的線性光耦合器是一種電流驅動型器件,其LED的工作電流為1mA~20mA,因此,運算放大器A1的驅動電流也必須達到20mA,才能維持電流檢測電路的正常工作。而能達到這種輸出電流能力的運算放大器輸出級一般為雙極型,因此,在光電壓、光電導模式下所設計的這兩種電流檢測電路,實際應用是選擇雙極型運算放大器較合適。同時,根據輸入電壓范圍,也要求運算放大器有相應的共模輸入和輸出能力。本設計電路采用單電源供電的HA17324集成運算放大器,其輸出電流可達40mA,能夠滿足多種電路設計的需要。

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