HCNR201是高線性模擬光電耦合器內含一個高性能 AlGaAs LED和兩個高度匹配的光二極管。
輸入光二極管可以用來監測并穩定 LED 的光度輸出,因此 LED 的非線性和漂移特性幾乎被消除,輸出光二極管會產生線性對應 LED 光輸出的光電流,光二極管間的緊密匹配和先進的封裝設計可以確保光電耦合器的高線性度和穩定增益。
HCNR201 可以用來提供需要良好穩定性、線性度、帶寬和低成本等各種廣泛應用的模擬信號隔離、HCNR201 具備高靈活度,并可通過應用電路的適當設計帶來許多不同工作模式,包括單極/雙極、AC/DC 以及反相和同相,HCNR201 為許多模擬隔離問題的卓越解決方案。
線性光耦隔離檢測電壓電路
其中1、2引作為隔離信號的輸入,3、4引腳用于反 饋,5、6引腳用于輸出。1、2引腳之間的電流記作IF,3、4引腳之間和5、6引腳之間的電流分別記作IPD1和IPD2。輸入信號經過電壓-電流轉 化,電壓的變化體現在電流IF上,IPD1和IPD2基本與IF成線性關系,線性系數分別記為K1和K2,即
K1與K2一般很小(HCNR200是0.50%),并且 隨溫度變化較大(HCNR200的變化范圍在0.25%到0.75%之間),但芯片的設計使得K1和K2相等。在后面可以看到,在合理的外圍電路設計中, 真正影響輸出/輸入比值的是二者的比值K3,線性光耦正利用這種特性才能達到滿意的線性度的。
HCNR200和HCNR201的內部結構完全相同,差別在于一些指標上。相對于HCNR200,HCNR201提供更高的線性度。
采用HCNR200/201進行隔離的一些指標如下所示: * 線性度:HCNR200:0.25%,HCNR201:0.05%; * 線性系數K3:HCNR200:15%,HCNR201:5%; * 溫度系數: -65ppm/oC; * 隔離電壓:1414V; * 信號帶寬:直流到大于1MHz。
從上面可以看出,和普通光耦一樣,線性光耦真正隔離的是電流,要想真正隔離電壓,需要在輸出和輸出處增加運算放大器等輔助電路。下面對HCNR200/201的典型電路進行分析,對電路中如何實現反饋以及電流-電壓、電壓-電流轉換進行推導與說明。
設運放負端的電壓為,運放輸出端的電壓為,在運放不飽和的情況下二者滿足下面的關系:
Vo=Voo-GVi (1)
其中是在運放輸入差模為0時的輸出電壓,G為運放的增益,一般比較大。 忽略運放負端的輸入電流,可以認為通過R1的電流為IP1,根據R1的歐姆定律得:
通過R3兩端的電流為IF,根據歐姆定律得:
其中,為光耦2腳的電壓,考慮到LED導通時的電壓()基本不變,這里的作為常數對待。
根據光耦的特性,即
K1=IP1/IF (4)
將和的表達式代入上式,可得:
上式經變形可得到:
將的表達式代入(3)式可得:
考慮到G特別大,則可以做以下近似:
這樣,輸出與輸入電壓的關系如下:
可見,在上述電路中,輸出和輸入成正比,并且比例系數只由K3和R1、R2確定。一般選R1=R2,達到只隔離不放大的目的。