HCPL7840电流检测

1、HCPL7840电流检测文件编号：INVT0 013 0011 CBB01HCPL-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： DA优秀 DB良好 DC一般1 芯片介绍HCPL-784保美国AGILEN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曾益偏差为 5% 线性度为 1% aRZf0hh。hEP6l5d。rXCyS51。A/D转换器，同时还匹配有HCPL-784而含有一个一个D/A转换器，工作原理如图1所

2、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。6NaH7M。 z lXFxLPa。 4jg9Puj 。图1功能框图:S VD013 VOUT*6 vour-GNCn *,SHIELDUJI VV1N* 工FOSITVE rLOA

3、PNO图2主要性能参数介绍:parametersymbolMINtypMAXunit供电电压V)D1, V DD24.55.5V增益(Vout/Vin)G7.608.008.40V/V输入电压（线 性范围）Vn+, V IN-200+200mV输入失调电压Vos-3.00.33.0mV输入阻抗Rn500k?输出阻抗R)ut15?延时时间TpD503.475.6us典型应用介绍:图3中，R SENSE采样电阻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吗区动电路HCPL-7840的初级电源由被检电流的上桥电

4、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 对应的关系。TaapXsb AhqyFBB mRYtn4d2目前公司典型应用介绍R213 6r"d耳二7 白?$才再6rB蓊I ，卜R232

5、En/3用VBD3 的 DQ 富m- our* mn* ourSNGL 不 0图5图4中通过采样电阻（R226、R227、R22& R229）将M目输出电流彳t号送至 HCPL-7840输入端,此阶段增益为 G1= Rsense ；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flA4EbQ。IfodzKm。0WE17TNG=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 3VDG3则要求驱动板米样系统总增益为G= 3=0.0229

6、 。37*1.414* 2.5每相采样电阻为 4个6mohm/39联，电阻采样增益为 G1= RSENSE =0.0015 ； SENSEHCPL-7840 增益 G2=8;后级运放设置增益为 G3;则需设计 G3=一G一= 0.0229 =1.9028。G1*G2 0.0015*83参数计算3.1电流采样电阻Rens选取：Rens选取要考虑HCPL-7840的输入电压线性范围(-200mV 200mV 。o0.2c -Rsens<=1.529m Q37*1.414*2.5实际选取 4个6mQ /3W并联，R SENSE =0.0015 Q。SENSE按150%a定电流计算采样电阻损耗：

7、2P RSENS= (37*1.5) *Rsense=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0.006 Q/3W并联，料号3-24-10-016 ,精度1%低感值电阻。3.2 HCPL-784冰电电源设计：HCPL-784怵用78L05稳压供电，C24 C1R 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。yaDn5Qv 3cSbX75 Knl3Egy。建议：78L05前级输入可以考虑增加 RQg波。在一些机型测试中发现 78L05供电被干扰，在78L05前增

8、加RC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。QQH8EvKHPoUtDO H9STtyv。为达到较好的滤波效果，RC时间常数越大越好；同时RC4间常数要小于上电时控制板复位和初始化时间，一般为200m& 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：VTXzkQW09yDes1 9WayxDmR*10mA<(16-10)V ,得 R<600Q,取 R=510Qo电阻功耗为 10mA*10mA*510=0

9、.051W T=RC=0.51ms<200ms实际选取 时510Q/0603 , C=1uF/0805, 如图 8。通过后续对该RCM波电路的验证，来作为修改CBBt匕处的依据。图6H”驯工m mr GNDU；D 7孔口 5-L 匚二0 _3T 0，uL-J-仁 M D.Lu:我二-4-6-图83.3 R84, C111 设计：HCPL-784喻入阻抗为500K, 一般R8姆取较小阻值，使得 R84分压可以忽略不计。此处 R84取68 欧。R84C111一起构成低通滤波环节，用于抑制高频干扰。 C111取10nF, RC氐通滤波器截止频率为1fp= =234KHz; RCO寸时间常数为

10、T=R11*C111=0.68us。考虑到RCg波器对电流信号的2 R84*C111延时影响不能太大，RC寸间常数一般设计小于 1us。ZSPj8Uk。TMfOM6S ed2b6Gw3.4 运放电路设计：运放增益 63=3= 0.0229 =1.9028G1*G2 0.0015*8运放电路增益 G3=R81/R120 = R110/ R135。选取 R86=R109=2K R81=R110=4.7K,R86R109R120=R135=20K 3mWtcrv。1JiY63m。fEHhnIKR204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

11、取2K。C114、C11S C118为滤高频杂波信号电容，均取 330P; RC寸间常数为2K*330P=0.99us （RC寸间 常数一般设计小于 1US）。2DA5opt。fzjF1js 。 sPsjWIx。建议：C115可以考虑去掉。对于C115, 一些实验表明C115乍用不大。在一般的差分运放电路中也很难见到该位置的电容。增加C11河以认为对滤波效果的加弓但可以通过增大C114, C118勺容值达到一样得效果；同时增加C11地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 CBBt匕处的依据。6Simxk2。v1jIje9。Dd8V5CM后附滤波电容仿真分析报告。

12、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；6mQ ± 1%-3W;P=10mmFLQ50-3W6r -F/P=10mm4R226, R227, R228,R22932-15-11-805稳压器；5V/100mA/5%/SOT-89FH78L051U1043-08-97-104片 状 电 容 ；100nF 土10%-50V-0603-X7RC1608X7R1H104KT6C109, C11053-08-97-103片状电容；10nF + 10%-50V-0603C1608X

13、7R1H103KT1C11163-24-90-680片状电阻;1/10W-68 Q ± 1%-060368Q +F -06031R8473-24-90-202片状电阻;1/10W-2K Q ± 1%-06032KQ ± F -06033R86, R109, R13683-24-90-472片状电阻；1/10W-4.7k Q 土 1%-06034.7 KQ ± F -06032R15.R1693-24-90-203片状电阻；1/10W-20k Q ± 1%-060320KQ ± F -06032R120, R135103-24-90-101片状电阻;1/10W-100 Q