性光耦隔离检测电压电路.doc

线性光耦隔离检测电压电路耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。线性光耦TIL300：主要技术指标如下：1.带宽>200Kz；2.传输增益稳定度为±0.05%/3.峰值隔离电压为3500VTIL300是一个由红外光LED照射分叉配置的隔离反馈光二极管和一个输出光二极管组成。该器件采用特殊制造技术来补偿LED时间和温度特性的非线性，使输出信号与发出的伺服光通量成线性比例。图1.TIL300电容C防止电路产生震荡。TIL300内部D0是发光二极管，其工作电流电If可选为10mA。D1,D2为光敏二极管，他们受D0的激发分别产生电流Ip1和Ip2，其大小与If有关：其中、表明，随的变化，可称为光耦合函数。由于D1,D2用相同的工艺做成并与D0封装在一起，因此，它们的光耦合函数变化规律一致，故可设：(1)实际上可以把K看做常数，K的值是TIL300的电器参数，典型值为1。参数取值范围为0.751.25.。U1构成一个负反馈放大器，其同相输入端和反相输入端的电压应近似相等，满足：（2）U2是一个电压跟随器，输出电压V0等于输入段电压：22ipVIR»（3）于是电路的增益可由(4)由于iV的电压是由R3、R4、R5分压后输入U1同向端，所以：0222111PiPVIRRKVIRR=2pI1pIfI2fKI11pfIKI=1fKI22pfIKI=2211pfIKIKIKI=11ipVIR»(5)于是：(6)可以看出输出0V与E是线性关系。分析：1、K的典型值为12、由于输入的可能是220V左右的交流电压，也可能是更低或更高的交流电压，因此会涉及到变压和整流电路，由于公司有220V交流电输出12V的变压整流电路模块，因此没有给出变压整流电路。3、本电路也适合直流高压电路，当E为直流高压时，就需调整R2、R1的值，在输出端可以得到适合单片机检测的电压。4、输出的V0可送于单片机检测和处理，每一交流高电压对应一值,每一值对应一输出电压V0。由式整个电路输出电压与输入电流的比例关系可通过调节电阻R1、R2、R3、R5来实现。由于按照线性光耦的技术说明，发射端和两个接受端都使用时能在一定范围有良好的线性度，因此，本电路将线性光耦的D0，D1，D2端都配置了相关电路。其他线性光耦芯片介绍：（1）HCNR200/201HCNR200/201是美国Agilent公司推出的一种性价比较高的模拟线性光耦隔离器，具有低成本、高线性度、高稳定度、频带宽、设计灵活的优点，可以工作在单极双极、直流交流、同相反相等条件下，通过外接不同的分立器件，可以实现多种光电隔离转换电路。其主要特性如下：非线性度：0.01K3(Ipd2Ipd1)传递增益HCNR200:(100±15)201535RRVKERRR=+535iRVERR=+201535RRVKERRR=+HCNR201:(100±5)耐压:交流800V；直流1O00V增益温度系数:-65ppm带宽:>IMHz8引脚DIP和贴片两种封装形式HCNR200/201适用的主要范围包括：低成本模拟信号隔离；通信:Modem,PBX工业过程控制热电耦隔离:4-20mA电流隔离HCNR200/201包括一只高性能的发光二极管（图中的LED），两只极其相似的光电二极管（图中的PD1和PD2）。当LED中流过电流If时。其发出的光会在PD1和PD2中感应出正比于LED发光强度的光电流Ipd1和Ipd2。由于PD1和PD2的特性非常相似，再加上安装位置的精确性以及元件先进的封转设计保证了该元件的高线性度和增益的稳定性。