1 引言
在現代電氣測量和控制中，常常需要用低壓器件去測量、控制高電壓、強電流等模擬量，如果模擬量與數字量之間沒有電氣隔離，那麼，高電壓、強電流很容易串入低壓器件，並將其燒毀。線性光耦
hcnr200可以較好地實現模擬量與數字量之間的隔離，隔離電壓峰值達8000v；輸出跟隨輸入變化，線性度達0.01％。
2 hcnr200/201簡介
hcnr200型線性光耦的原理如圖1所示。它由發光二極體d1、反饋光電二極體d2、輸出光電二極體d3組成。當d1通過驅動電流if時,發出紅外光(伺服光通量)。該光分別照射在d2、d3上,反饋光電二極體吸收d2光通量的一部分,從而產生控制電流i1(i1=0.005if)。該電流用來調節if以補償d1的非線性。輸出光電二極體d3產生的輸出電流i2與d1發出的伺服光通量成線性比例。令伺服電流增益k1=i1/if，正向增益k2=i2/if，則傳輸增益k3=k2/k1=i2/i1,k3的典型值為1。
3 電流檢測電路
3.1 光電導模式下的電流檢測電路設計
hcnr200工作在光電導模式下的檢測電流電路如圖2所示，訊號為正極性輸入，正極性輸出。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訊號,避免hcnr200中的鋁砷化鎵發光二極體(led)受到意外的衝擊。但是，隨著頻率的提高,阻抗將變小,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的值可以拓展頻寬,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訊號不易被濾除。r3可以控制led的發光強度,對控制通道增益起一定作用。
3.2 光電壓模式下的電流檢測電路設計
hcnr200工作在光電壓模式下的檢測電流電路如圖3所示，訊號為正極性輸入，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。放大器a1調節電流if。當輸入電壓vin增加時，i1增加，同時放大器a1「＋」輸入端電壓增加，促使電流if增加。由於d1與d2之間的聯絡，i1就會把「＋」輸入端電壓重新拉回0v，形成負反饋。如果放大器a1的輸入電流很小，那麼流經r1的電流就為vin/r1=i1。顯而易見，i1與vin之間是線性比例關係。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。
4 運算放大器的選擇
hcnr200/201是電流驅動型器件,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,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，選雙極型運算放大器較合適。同時,根據輸入電壓範圍,也要求運算放大器有相應的共模輸入和輸出能力。本設計電路採用單電源供電的ha17324整合運算放大器,其輸出電流可達40ma。
5 電阻器的選擇
下面討論光電導模式下電阻器的選擇。
a1組成驅動級的等效電路如圖4所示。圖中，rf是等效反饋電阻器。該等效電路是典型的同相型放大器,故u＋=u－,且u＋=vin,因此vin=u－。
由圖2顯而易見，
式中，vd1為d1的正向壓降。
由圖4可見,
故將式(3)代入式(4)
由於器件引數的離散性
,i1近似等於0.005if，k3=i2/i1≈1，所以，r1、r2、r3尚需在估算值附近調整,力求獲得最佳線性度。
調節後，最佳線性度為220ω。
6結論
應用線性光耦合器組成的模擬訊號隔離電路的線性度好，電路簡單，有效地解決了模擬訊號與微控制器應用系統的電氣隔離問題。若驅動級、緩衝級採用組合型運算放大器
,可使線性度提高。
hcnr200可以廣泛地應用在需要良好穩定性、線性度和頻寬的模擬訊號隔離場合。採用兩片hcnr200可以工作在雙極性輸入/雙極性輸出模式；同時，還可以工作在交直流電路、變換器的隔離、熱電偶的隔離、4ma～20ma模擬電流環發射/接收等多種模式下，可廣泛應用在數字通訊、電壓電流檢測、開關電源、測量和測試工業過程控制等方面。
將該器件用於電機電流測量，電流反饋準確、可靠,在實現電流閉環控制中發揮了作用。
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