HCPL-7840电流检测

1、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：口 A优秀口 B良好口 C 一般精品芯片介绍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/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

2、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。匸ft咆尿财忡41阿|丨 i11惱人_Eall4B杵电I取门；:仙图1功能框图：S V(D33 VOUT*-* VOJT-可 GhD2图2主要性能参数介绍:parametersymbolMINTYPMAXUNIT供电电压Vdd

3、i , VdD24.55.5V增益(Vout/Vi n)G7.608.008.40V/V输入电压（线 性范围）Vin+ , Vin-200+200mV输入失调电压Vos-3.00.33.0mV输入阻抗Rin500k?输出阻抗Rout15?延时时间T PD503.475.6us典型应用介绍:MOTORFD3I T VEFLOikTINCIEUFPLVClIUIT2CFR3 -V.V- Q.E KLf2* Vour图3中，Rsense：米样电阻HCPL-7840 :线性光藕78L05稳压管MC34081:运算放大器HV+、HV-:直流母线电压GATE DRIVE CIRCUIT: 驱动电路HCPL

4、-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tui0R213 命V37V5I firn-JA*VvWM* OUT*

5、亠 UD9 -L-VIN* OUT*0.LuGNDL GN 生UH.宀和8UN VCUTSL3R109IITLDS2GNDHCPL-7840 输入图4中通过采样电阻(R226、R227、R228、R229)将 W相输出电流信号送至端，此阶段增益为 G仁 Rsense ；图5中将采样电流经过 HCPL-7840输出，此阶段增益为 G2=8 ；G3;系统总增益为信号经过运放TL082放大后送至控制板，此阶段增益为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。3则要求驱动板采样系统总增益为G=0.0229。37*

6、1.414* 2.5每相采样电阻为 4个6mohm/3W并联，电阻采样增益为G仁Rsense =0.0015；HCPL-7840 增益 G2=8 ；G 0.0229后级运放设置增益为 G3 ;则需设计G3=1.9028。G1*G20.0015*83参数计算3.1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)。0.2Rsense=1.529m Q37*1.414*2.5实际选取 4个6m Q/3W 并联，Rsense =0.0015Q。按150%额定电流计算采样电阻损耗：2Prsense= (37*1.5) *R sense =

7、4.62W4 62功率降额 *100%=38.5%3* 4采样电阻应具有以下特点 低阻值 低感抗 高精度实际选取4个0.006Q/3W并联，料号3-24-10-016,精度1%,低感值电阻。3.2 HCPL-7840供电电源设计：HCPL-7840采用78L05稳压供电，C23、C10、C11为滤波电容，选取 0.1讽占片电容。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，弓I线较长，容易被干扰。如图6,其

8、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200mso 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来选即可，即：R*10mA(16-10)V，得 R600 Q, 取 R=510Q。电阻功耗为 10mA*10mA*510=0.051W , T=RC=0.51ms200ms。实际选取 R为510Q/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。I*妞边什:

9、ii1图6U；0旳5PEM vtM VOUT SnDC57 代UH H旳珈e7工3.3 R84, C111 设计：HCPL-7840输入阻抗为500K, 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1为fp=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2 R84*C111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:G0 0229运放增益G3=1.9028G1*G2 0.0015*8

10、运放电路增益G3=R81/R120R86R110R135。选取 R86=R109=2K，R109R81=R110=4.7K，R120=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*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, 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，C11

11、8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12-15-01-840光耦;HCPL-7840/DIP-8HCPL-78401U1123-24-10-016低值电阻;6mQ1% -3W;P=10mmFLQ50-3W-6mQ-F/P=10 mm4R226, R227, R228,R22932-15-11-805稳压器；5V/100mA/5%/SOT-89FH78L051U1043-08-97-104片 状 电 容 ；100nF10%-50V-0603-X7

12、RC1608X7R1H104KT6C109, C11053-08-97-103片状电容;10nF 10%-50V-0603C1608X7R1H103KT1C11163-24-90-680片状电阻;1/10W-68 Q1%-060368 QI-06031R8473-24-90-202片状电阻;1/10W-2K Q1%-06032K QF-06033R86, R109, R13683-24-90-472片状电阻;1/10W-4.7kQ1%-06034.7KQF -06032R15.R1693-24-90-203片状电阻;1/10W-20k Q1%-060320KQF -06032R120, R135103-24-90-101片状电阻;1/10W-100 Q1%-0603100 Q -06031R204113-08-