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新式光耦合集成隔离放大器的作业原理和使用剖析

新型光耦合集成隔离放大器的工作原理和应用分析-与以往的隔离放大器相比,3650和3652的优点在于其尺寸小、价格低、具有较宽的带宽且性能可靠。由于它们采用了直流模拟调制技术,而不是载波技术,从而避免了大多数隔离放大器模块所存在的电磁干扰问题(包括传送和接收)。

1、 概述

3650和3652是B-B公司出产的新式光耦合集成阻隔扩大器,功用优于已有的选用变压器耦合和调制解调技能做成的阻隔扩大器模块。

与以往的阻隔扩大器比较,3650和3652的长处在于其尺度小、价格低、具有较宽的带宽且功用牢靠。由于它们选用了直流模仿调制技能,而不是载波技能,然后避免了大多数阻隔扩大器模块所存在的电磁搅扰问题(包含传送和接纳)。

2、 作业原理

在3650系列呈现曾经,光阻隔产品一般不必在线性电路中,而仅仅将LED和光敏二极管构成的光电耦合器运用在数字信号阻隔中,这种结构由于其根本原理的局限性,存在必定的非线性和不稳定性。

而3650和3652运用特有技能克服了单一LED和光电二极管构成阻隔时的局限性。图1是3650的根本等效电路,可用于了解根本作业原理,不必详细考虑双极性作业时的偏移调理和偏压等问题。

新式光耦合集成阻隔扩大器的作业原理和运用剖析

图2是3650模块的简化电路体系模型。它的输出取决于VD电流的巨细,而VD。的值又取决于输入电流。因而,3650是一个跨导扩大器,其增益为伏特/微安。当用作电压源时,输入电流由增益设置电阻决议。RIN是差动输入阻抗。关于这个模型,由于其共模阻抗和阻隔阻抗都十分高,因而,其输入阻抗能够看作是无限大。为了减小非线性和时刻温度的不稳定性,3650选用了两个光电二极管,其间一个用于输入(CR3),另一个用于输出(CR2)。扩大器A1、LED、CR1和光电二极管CR3构成负反馈。由于CR2和CR3功用匹配,它们从LED CRl(即λ1=λ2)接纳的光量持平,因而有I2=1I=IIN,而扩大器A2则用来构成电流和电压转化电路。

3652的简化模型如图3所示。它的阻隔级和输出级与3650完全相同。而由FET缓冲扩大器和输入维护电阻组成的附加输入电路则提高了3652的差动和共模输入阻抗(1011Ω),一起也确保了更低的偏置电流(50pA)和过压维护功用。+IR和-IR输入端可接受6000V差模和3000V共模的loms脉冲电压。缓冲扩大器的电压增益由RG1和RG2确认。

3、 运用阐明

3.1 电源

由于为3650和3652阻隔扩大器供给电源的DC/DC阻隔电源一般都与扩大器的阻隔屏障并行放置,而这样放置可能会下降阻隔阻抗和整个电路的阻隔按捺比。因而,应该运用高质量、低走漏的DC/DC转化器。引荐运用Burr-Brown公司出产的722型DC/DC模块。

3.2 失调电压的调理

3650和3652的调零端BAL不必时可悬空。假如扩大器作业在一个固定的增益,则可用一个电位器对其进行调零,低增益时可运用10kΩ电位器;高增益运用时,引荐运用50kΩ电位器。

当输入、输出级都需求调零时,能够把所挑选的输入信号管脚连接到COMMON(公共)端,然后将扩大器设置在最大增益,用50KΩ电位器把输入级的失调调整到零,接着再把扩大器的增益设置为最小,并用10kΩ电位器把输出偏移再调整到零即可。

3.3 防护办法

为了充分发挥3650和3652扩大器优异的阻隔特性,设计时主张采纳下面几点办法:

(1)输入应选用带屏蔽的双绞线电缆

(2)尽量减小外部电容。对称的摆放外部元件能够使从输人端到输出公共端的电容匹配,然后获得高的IMR。

(3)电路的外部元件及其引线均应与输出端有满足的间隔,以避免高压击穿

(4)如有必要,可选用有维护层的印刷电路板

4 运用举例

图4所示是由3650构成的阻隔扩大器体系的电路图,该体系可用于丈量电机的电枢电流和电枢电压。它经过校准电阻Rs将电机的电枢电流转化为电枢电压,然后再经过3650进行阻隔和扩大。而电枢电压则经分压器(可调整增益)输出,然后再由3650阻隔和扩大。

在呈现高共模电压情况下,经过3650可供给准确的电流检测。

图5是用3652构成的对患者监督的运用电路。实际上这是一个真实的平衡输入外表扩大器,该电路具有很高的差动和共模输入阻抗,能够大大下降共模噪音。由于以往的仪器在对患者 的监护中常常存在导联阻抗不均衡等问题,因而,用图5所示电路可获得杰出的作用。该电路输入端可接受10ms的3kV和6kV共模输入电压和差动输入电压,这些电压都相关于输入的公共端。该阻隔屏障的额外阻隔耐压为2000Vpp(继续),脉冲额外阻隔耐压为5000Vpp。由于每个器材在工厂的测验电压为5000Vpp。

图6给出了一个3650阻隔扩大器在SCR操控中的运用电器,运用该电路能够完成对3相双向SCR继电器开关操控,然后到达对电机等被控设备的阻隔操控。

责任编辑:gt

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