HCPL-7840电流检测

1、资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流文件编号：invt0_013_0011_cbb_01hcpl-7840电流检测拟制：时间：2010-05-22批准：时间：2010-05-22文件评优级别：a优秀b良好c一般只供学习与交流资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流1芯片介绍hcpl-7840是美国agilent公司推出的用于检测电机电流的线性光藕。光藕的初级接收一组待测的模拟电压信号，次级输出一对差动的电压信号。输入与输出之间在一定范围内是一种线性的当量关系，hcpl-7840增益偏差为5%，线性度为1%。hcpl-7840包含有一个a/d转换器，同时还匹配有一个d

2、/a转换器，工作原理如图1所示,输入直流信号经过调制器送至编码器量化、编码,在时钟信号控制下，以数码串的形式传送到发光二极管，驱动发光二极管发光。由于电流强度不同，发光强度也不同，在解调端有一个光电管会检测出这一变化，将接收到的光信号转换成电信号，然后送到解码器和d/a转换器还原成模拟信号，经滤波后输出。干扰信号因电流微弱不足以驱动发光二极管发光，因而在解调端没有对应的电信号输出，从而被抑制掉。所以在输出端得到的只是放大了的有效的直流信号。图1功能框图：图2主要性能参数介绍：parameter供电电压symbolvdd1,vdd2min4.5typmax5.5unitv增益g7.608.008

3、.40v/v(vout/vin)输入电压（线vin+,vin-200+200mv性范围）输入失调电压vos输入阻抗rin输出阻抗rout-3.00.3500153.0mvk延时时间tpd503.475.6us典型应用介绍：只供学习与交流资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流图3中，rsense采样电阻图3:hcpl-7840：线性光藕78l05:稳压管mc34081:运算放大器hv+、hv-：直流母线电压gatedrivecircuit:驱动电路hcpl-7840的初级电源由被检电流的上桥电源经5v稳压管提供，次级电源直接由控制电路电源5v供给。当电机电流流过采样电阻时，电阻两端

4、产生模拟电压，将此电压作为被测信号送入光藕的初级。光藕的另一端送出一对差动的电压信号，若再经过运算放大器以后，可输出单端模拟电压信号。当采样电阻阻值给定后，电机电流的变化引起电阻两端电压的变化。由于hcpl-7840的传输线性度相当高，即使初级电压有毫伏级的变化，次级输出的差动电压也会随之改变。因此作为被检测的电机电流值，和线性光藕的输出电压值之间有了一一对应的关系。2目前公司典型应用介绍图4只供学习与交流资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流图5图4中通过采样电阻（r226、r227、r228、r229）将w相输出电流信号送至hcpl-7840输入端，此阶段增益为g1=rsen

5、se；图5中将采样电流经过hcpl-7840输出，此阶段增益为g2=8；信号经过运放tl082放大后送至控制板，此阶段增益为g3；系统总增益为g=g1*g2*g3。以che200-18.5kw为例：输出额定电流为37a，电流定标为：2.5倍额定电流峰值对应3vdc。则要求驱动板采样系统总增益为g=337*1.414*2.5=0.0229。每相采样电阻为4个6mohm/3w并联，电阻采样增益为g1=rsense=0.0015；后级运放设置增益为g3；则需设计g3=grsense0.2=1.529mhcpl-7840增益g2=8；0.0229=1.9028。g1*g20.0015*83参数计算3.

6、1电流采样电阻rsense选取：rsense选取要考虑hcpl-7840的输入电压线性范围（-200mv200mv）。37*1.414*2.5实际选取4个6m/3w并联，rsense=0.0015。按150%额定电流计算采样电阻损耗：prsense=(37*1.5)2*rsense=4.62w功率降额4.623*4*100%=38.5%采样电阻应具有以下特点低阻值低感抗高精度只供学习与交流资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流实际选取4个0.006/3w并联，料号3-24-10-016，精度1%，低感值电阻。3.2hcpl-7840供电电源设计：hcpl-7840采用78l05稳

7、压供电，c23、c10、c11为滤波电容，选取0.1u贴片电容。78l05输出后并联两个0.1u电容为了增大电容值，降低电源纹波。建议：78l05前级输入可以考虑增加rc滤波。在一些机型测试中发现78l05供电被干扰，在78l05前增加rc滤波后干扰消除。这主要因为78l05从驱动电源取电，引线较长，容易被干扰。如图6，其中78l05在白线最下方。为达到较好的滤波效果，rc时间常数越大越好；同时rc时间常数要小于上电时控制板复位和初始化时间，一般为200ms。hcpl-7840典型输入电流为10ma，考虑到电流较小，可在前增加1uf电容；78l05前面的电阻，按保证78l05输入电压为10v来

8、选即可，即：r*10ma(16-10)v，得r600，取r=510。电阻功耗为10ma*10ma*510=0.051w，t=rc=0.51ms200ms。实际选取r为510/0603，c=1uf/0805，如图8。通过后续对该rc滤波电路的验证，来作为修改cbb此处的依据。图6图8只供学习与交流资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流3.3r84，c111设计：hcpl-7840输入阻抗为500k，一般r84选取较小阻值，使得r84分压可以忽略不计。此处r84取68欧。r84与c111一起构成低通滤波环节，用于抑制高频干扰。c111取10nf，rc低通滤波器截止频率为fp=12r8

9、4*c111=234khz；rc延时时间常数为t=r11*c111=0.68us。考虑到rc滤波器对电流信号的延时影响不能太大，rc时间常数一般设计小于1us。3.4运放电路设计：运放增益g3=g0.0229=1.9028g1*g20.0015*8r81/r120r110/r135运放电路增益g3=。选取r86=r109=2k，r81=r110=4.7k，r86r109r120=r135=20k。r204为输出信号防短路电阻，取100欧姆。r136作用为干扰信号提供一较低阻抗通路，降低对后级的影响，一般取2k。c114、c115、c118为滤高频杂波信号电容，均取330p；rc时间常数为2k*

10、330p=0.99us（rc时间常数一般设计小于1us）。建议：c115可以考虑去掉。对于c115，一些实验表明c115作用不大。在一般的差分运放电路中也很难见到该位置的电容。增加c115可以认为对滤波效果的加强，但可以通过增大c114，c118的容值达到一样得效果；同时增加c115也会增加电路的延时时间。通过后续对去掉c115的电路的验证，来作为修改cbb此处的依据。后附滤波电容仿真分析报告。4器件清单序号料号名称型号数量位号122-15-01-840光耦;hcpl-7840/dip-83-24-10-016低值电阻;6m1-3w;p=10mmhcpl-7840flq50-3w-6m-f/p

11、=10mm14u11r226，r227，r228，r229342-15-11-805稳压器;5v/100ma/5%/sot-893-08-97-104片状电容;100nffh78l05c1608x7r1h104kt16u10c109，c11010%-50v-0603-x7r56783-08-97-103片状电容;10nf10%-50v-06033-24-90-680片状电阻;1/10w-681%-06033-24-90-202片状电阻;1/10w-2k1%-06033-24-90-472片状电阻;1/10w-4.7kc1608x7r1h103kt68f-06032kf-06034.7kf-06031132c111r84r86，r109，r136r15.r161%-0603910113-24-90-203片状电阻;1/10w-20k1%-06033-24-90-101片状电阻;1/10w-1001%-06033-08-99-331片状电容;330pf20kf-0603100f-0603c1608cog1h331jt214