光耦合器作为一种照明电路规划进程中不可或缺的重要电子元件,其自身的作业原理和结构状况是需求工程师们结实把握的。就现在的使用状况来看,HCNR200类型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、高安稳度等多种长处,能够完结多种光电阻隔转化电路的规划。
市场上的线性光耦有几中可挑选的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。这儿以HCNR200/201为例介绍
Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种有用电路,其间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,光耦确保的两个电流传递系数分别为K1、K2,明显,,和之间的联系取决于和之间的联系。
将前级运放的电路提出来看,如下图所示:
运算放大器A1用以调理流过LED的电流(IF),然后操控PD1中的电流(IPD1),然后使得其同向输入端(+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,依据PD1的接法,因为运放没有电流输入,VIN经R1和PD1到地,IPD1增大导致R1上的分压增大,然后使A1的“+”输入电压会回落,依然坚持到0V,反之亦然。
可知:IPD1=VIN/R1
在输出端,运放A2将电流IPD2转化回电压VOUT,且VOUT= IPD2*R2。 则:VOUT/VIN=( IPD2*R2) /( IPD1*R1) =K3*(R2/R1)
因为K3为定值,因此,VIN和VOUT之间的联系为线性的,且与LED的光通量无关。其增益调整能够经过调理R1和R2的值完成。
实践使用电路
图2中的典型电路尽管契合原理,但在实践使用时还需求一些额定的器材来安稳输入极电流、约束LED的电流以及优化电路功能等。
在图3中,C1能够防止电路发生震动,虑除电路中的毛刺,防止LED遭到意外损坏。不过在高频使用时,C1的存在对通道增益会有必定影响,应依据作业频率详细挑选C1的值。
R2能够操控LED的发光强度,然后对操控通道增益起必定效果。
别的因为光耦会发生一些高频的噪声,所以一般在输出电阻R3处并联电容C3,构成低通滤波器,详细电容的值由输入频率以及噪声频率确认。
参数挑选
运放能够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比如。为了使输入规模能够从0到VCC1,需求运放能够满摆幅作业,别的,运放的作业速度、压摆率不会影响整个电路的功能。市场上的LMV321、HA17324等运放根本都能够满意以上要求,能够作为HCNR200的外围电路。
电阻的挑选需求考虑运放的线性规模和线性光耦的作业电流IF。K1已知的状况下,IF
又确认了IPD1的值。
在图3中,假定确认VCC1=5V,输入在0-3.5V之间,输出等于输入,下面给出参数确认的进程。
1)确认IF:HCNR200是电流驱动型,其LED的作业电流要求为 1–40mA,数据手册引荐作业电流为25mA,因此,此处取IF=25mA。
2) 确认R2:R2=VCC1/IF=200Ω。 3) 确认R1:R1=VIN/IPD1=VIN/(K1*IF)=3.5/(0.005*25)=28KΩ。 4) 确认R3:R3=R1=28KΩ。
使用线性光耦合器组成的模拟信号阻隔电路,线性度好,电路简略,有效地处理了模拟信号与单片机使用体系之间电气阻隔问题。HCNR200能够广泛地使用在需求杰出安稳性、线性度和带宽的模拟信号阻隔场合。