采用HCNR200/201模拟量隔离电路分享

一、HCNR200/201简介
    HCNR200型号的光耦合器作为一种高精度线性光耦,具有低成本、高线性度、高稳定度等多种优点,能够完成多种光电隔离转换电路的设计。
二、仿真电路图

三、注意点
gilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路,其中较为典型的一种如下图所示:

  设输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,光耦保证的两个电流传递系数分别为K1、K2,显然,,和之间的关系取决于和之间的关系。
  将前级运放的电路提出来看,如下图所示:

  运算放大器A1用以调节流过LED的电流(IF),进而控制PD1中的电流(IPD1),从而使得其同向输入端(+端)的电压为0V。当VIN增大时,A1的“+”输入电压会变大,而IF、IPD1会随之变大,根据PD1的接法,由于运放没有电流输入,VIN经R1和PD1到地,IPD1增大导致R1上的分压增大,从而使A1的“+”输入电压会回落,仍然保持到0V,反之亦然。
  可知:IPD1=VIN/R1
  在输出端,运放A2将电流IPD2转换回电压VOUT,且VOUT= IPD2R2。 则:VOUT/VIN=( IPD2R2) /( IPD1R1) =K3(R2/R1)
  由于K3为定值,因而,VIN和VOUT之间的关系为线性的,且与LED的光通量无关。其增益调整可以通过调节R1和R2的值实现。
  运放可以是单电源供电或正负电源供电,图3给出的是单电源供电的例子。为了使输入范围能够从0到VCC1,需要运放能够满摆幅工作,另外,运放的工作速度、压摆率不会影响整个电路的性能。市场上的LMV321、HA17324等运放基本都能够满足以上要求,可以作为HCNR200的外围电路。
  电阻的选择需要考虑运放的线性范围和线性光耦的工作电流IF。K1已知的情况下,IF
  又确定了IPD1的值。
  在图3中,假设确定VCC1=5V,输入在0-3.5V之间,输出等于输入,下面给出参数确定的过程。
  1)确定IF:HCNR200是电流驱动型,其LED的工作电流要求为 1–40mA,数据手册推荐工作电流为25mA,因而,此处取IF=25mA。
  2) 确定R2:R2=VCC1/IF=200Ω。
  3) 确定R1:R1=VIN/IPD1=VIN/(K1IF)=3.5/(0.00525)=28KΩ。
  4) 确定R3:R3=R1=28KΩ。
  应用线性光耦合器组成的模拟信号隔离电路,线性度好,电路简单,有效地解决了模拟信号与单片机应用系统之间电气隔离问题。HCNR200可以广泛地应用在需要良好稳定性、线性度和带宽的模拟信号隔离场合。
四、Proteus电路图下载
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