HCNR200线性光耦的应用
线性光耦hcnr201资料
1-418 H High-Linearity Analog Optocouplers Technical Data HCNR200HCNR201 CAUTION: It is advised that normal static precautions be taken in handling and assembly of this component to prevent damage and /or degradation which may be induced by ESD. I F I PD1 I PD2 NC NC PD2 CATHODE PD2 ANODE LED CATHODE LED ANODE PD1 CATHODE PD1 ANODE Features ? Low Nonlinearity: 0.01%? K 3 (I PD2/I PD1) Transfer Gain HCNR200: ±15%HCNR201: ±5% ? Low Gain Temperature Coefficient: -65ppm/°C ? Wide Bandwidth – DC to >1 MHz ? Worldwide Safety Approval -UL 1577 Recognized (5 kV rms/1 min Rating)-CSA Approved -BSI Certified -VDE 0884 Approved V IORM = 1414 V peak (Option #050) ? Surface Mount Option Available (Option #300) ? 8-Pin DIP Package - 0.400"Spacing ? Allows Flexible Circuit Design ? Special Selection for HCNR201: Tighter K 1, K 3and Lower Nonlinearity Available Applications ? Low Cost Analog Isolation ? Telecom: Modem, PBX ? Industrial Process Control:Transducer Isolator Isolator for Thermocouples 4mA to 20 mA Loop Isolation ? SMPS Feedback Loop, SMPS Feedforward ? Monitor Motor Supply Voltage ? Medical Description The HCNR200/201 high-linearity analog optocoupler consists of a high-performance AlGaAs LED that illuminates two closely matched photodiodes. The input photodiode can be used to monitor, and therefore stabilize,the light output of the LED. As a result, the nonlinearity and drift characteristics of the LED can be virtually eliminated. The output photodiode produces a photocur-rent that is linearly related to the light output of the LED. The close matching of the photodiodes and advanced design of the package ensure the high linearity and stable gain characteristics of the optocoupler. The HCNR200/201 can be used to isolate analog signals in a wide variety of applications that require good stability, linearity,bandwidth and low cost. The HCNR200/201 is very flexible and, by appropriate design of the application circuit, is capable of operating in many different modes, including: unipolar/ bipolar, ac/dc and inverting/non-inverting. The HCNR200/201 is an excellent solution for many analog isolation problems. Schematic 5965-3577E
线性光耦隔离电路
线性光耦隔离电路 线性光耦隔离电路的设计 所设计的线性光耦隔离电路是由两个光电耦合器、两个偏置输入电路和一个差分放大电路组成，框图如图1所示。 因为光电耦合器有其特有的工作线性区，偏置输入是用来调节光电耦合器(1)的输入电流，使其工作在线性区。而光电耦合器(2)和偏置输入(2)通过差分放大电路来耦合光电耦合器(1)的漂移和非线性。差分放大电路还用来得到放大的模拟信号。 光耦隔离放大电路采用TLP521-2光电耦合器、LF356普通一路放大器和LF347普通四路放大器。TLP521-2光电耦合器是集成了图1中光电耦合器(1)和(2)，LF356主要用于信号输入前的信号处理，一方面保证光电耦合器工作在线性区，另一方面，对输入信号作简单的放大。LF347则组成差分放大电路。所以光耦隔离放大电路的结构图如图2所示。 线性光耦隔离电路的接线原理如图3所示。 图中，LF356为放大器(1)，中间两个光电耦合器由TLP521-2构成，后面四个放大器由LF347构成。
线性光耦隔离电路的工作原理 光电耦合器的工作特性 TLP521-2光电耦合器是由两个单独的光电耦合器组成。一般来讲，光电耦合器由一个发光二极管和一个光敏器件构成。发光二极管的发光亮度L与电流成正比，当电流增大到引起结温升高时，发光二极管呈饱和状态，不再在线性工作区。光电二极管的光电流与光照度的关系可用IL∝Eu表述。其中，E为光照度，u=1±0.05，因此，光电流基本上随照度而线性增大。但一般硅光电二极管的光电流是几十微安，对于光敏三极管，由于其放大系数与集电极电流大小有关，小电流时，放大系数小，所以光敏三极管在低照度时灵敏度低，而在照度高时，光电流又呈饱和趋势。达不到线性效果。 因为不同的光电耦合器有不同的工作线性区，所以，在试验过程中，应该首先找到光电耦合器的线性区。光电耦合器TLP521-2的电流线性区大约为1～10mA。 光电耦合器的偏置输入电路可以决定输入它的电流的范围，偏置电路设计的好，可以使得输入电流在很大范围内变化时，光电耦合器依然工作在线性区。 差分放大电路工作原理 本电路中差分放大电路采用多运放、可增益、可调零电路。图3中，两个光电耦合器的输出分别通过放大器(2)和(3)输入到放大器(4)的同相端和反相端，再差分放大到输出。放大器(5)主要是用来调零。其中，光电耦合器(2)的偏置输入电路通过放大电路来补偿光电耦合器(1)的漂移以及非线性部分。一旦补偿奏效，电路的输出就只与光电耦合器(1)的输入有关。 线性光隔离电路在程控电压源中的应用 本电路所用输入电压是由PC机给定，该电压由程序控制，并且可调节。通过D/A转换，变成模拟信号后，送到光耦合隔离放大电路的输入端，由隔离放大电路隔离放大后从放大器(5)输出。同时在输出端找一个反馈点，同样通过隔离放大电路和A/D转换返回PC机，通过反馈调整程序，使输出更精确。 本实验所要求的PC机给定电压为0-5V，输出要求达到0-12V。 光耦合隔离电路在程控电压源中应用的框图如图4所示。 由于试验的目的是为了得到不受输入影响的精确模拟信号，电路首先要凋零，即在零输入状态下保证输出为零。调试步骤如下： 1.调节放大器(1)的反相端，使输入电压为零(即接地)。 2.为保证光电耦合器(1)工作在线性区，调节放大器(1)同相端的输入电压，使输出电压达到一个线性度较好的工作区。 3.调节光电耦合器(2)，使得两个耦合器的输入电流完全相同(因为其电流工作特l生)，从而使得输出电流也近似相同(因为电子 元器件本身的误差，不可能完全相同)。 4.调节放大器(2)和(3)的正相输入电压，使两者相等。这样，在放大器(4)的输出端可以得到一个接近零的输出(也不能完全为零)。 R12为放大倍数调节电阻。 5.调节R17使得放大器(5)输出端电压为零，即PR17为调零电阻。 6.根据所给输入电压Vin调节放大倍数，得到所需电压Vout。 通过试验及调试，得到一组线性度很好的数据。 调试中应注意的问题 1.电路中所有+Vcc均为+12V，-Vcc均为-12V，GND为地，但光电耦合器左右两边用两套电源，以避免信号干扰。 2.对单个放大器而言，在调试时，尽量让输出电压在12V以下。 3.光电耦合器的输入电流应在2～10mA为宜(这是光电耦合器的线性区，电流太大或太小都会偏离线性区)，本实验采用 6.17mA(0V输入时)。且当输入电压Vin从0～5V改变时，光电耦合器(1)的输入电流应尽量在一个较小的范围内变化，这样可以尽可能 保证输入电流在光电耦合器的线性区内变化。 4.电压放大过程实际由两部分组成，第一部分为放大器(1)，第二部分为后四个放大器组成的集成运放块。 结束语 研究结果表明，上述光耦隔离放大电路可用于多种模拟信号的隔离，尤其是隔离数字信号对模拟信号的干扰。它的优点主要体现在体积小、寿命长、价格便宜、输入与输出之间绝缘、单向传输信号，且工作频率可以高达上百千赫，可以用于频率要求较宽的电路设计。 它除了具有通常光电耦合器所特有的性能外，还具有输出线性度好、光漂移影响小等特点，因此可以用来消除测控系统的外部干扰，抑
线性光耦
线性光耦原理与电路设计(2007-04-03 11:51) 分类：工作日志 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式.常用光耦器件及其外围电路组成.由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环.对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用. 对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用.一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压- 频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果.集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用. 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦.线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈.这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的. 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等.这里以HCNR200/201为例介绍. 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出.1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2.输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即
线性光耦HCNR200中文数据手册
3.3.3 HCNR200/201性能描述 HCNR200/201是一种高线性度模拟光电耦合器，如图3-7所示，它由一个AlGaAs 制作成的高性能发光二极管和两个结构相同的光电二极管组成。发光二极管具有稳定的光输出，可用来监控。两个光电二极管可以同时接收发光二极管输出的信号。HCNR200/201采用先进的封装形式，保证了光耦的高线性度和稳定的增益特性。 图 3-7 HCNR200封装图 HCNR200/201可以用于隔离模拟信号,具有良好的稳定性、线性度、频带宽和低成本等特性。HCNR200/201具有非常灵活的特性,可设计相应的应用电路，能够在许多不同的模式下进行操作,包括:单极/双极、ac / dc和反向/正向。HCNR200/201很好的解决了许多模拟隔离问题。 HCNR200/201产品特点有非线性度高，数值为0.01%；HCNR200传递增益(IPD2 / IPD1?K3)为±15%，HCNR201的传递增益为±5%；增益温度系数为-65ppm /℃；带宽> 1兆赫；封装形式分为8引脚DIP和贴片两种；HCNR200/201允许灵活的电路设计。
图 3-8 HCNR200内部管脚图 HCNR200/201主要应用在低成本的模拟信号隔离、工业过程控制、电子反馈回路、监测电机电源电压、医疗等领域。其内部结构图如图3-8所示。 图3-8说明了HCNR200/201是一种高线性度的光耦。它由一个发光二极管(LED)和两个同种工艺的光电二极管组成。其中一个光电二极管(PD1)在隔离电路的输入部分，另一个光电二极管(PD2)构成隔离电路的输出部分。由于光耦的封装,使每一个光电二极管可从LED上接收大致相同数量的光线。 放大器与PD1组成的外部反馈电路可用来监控发光二极管（LED）发出的光，并且可以补充流过LED的电流起到对LED的调节作用。使得LED输出的光信号更加稳定，当PD2接收到光信号后，可以再通过另一个运算放大器把接收到的电流信号转化为电压信号。 图 3-9 HCNR200功能分析图 如图3-9所示，运用HCNR200/201光耦实现了一个简单的隔离放大电路。该电路由HCNR200/201高精度线性光耦和两个电阻组成，这个电路虽然简单，但是正常功能是非常有用的。如图3-10所示，是由该电路和几个电容元器件组成的实际隔离放大电路。 图 3-10 HCNR200功能分析图 从图3-9的输入部分电路我们不能明显的观察到隔离的效果。简而言之，集成运放A1可以调节流过LED的电流，PD1( I)可以维持集成运放输入端保持在0 V。例如， PD 1 提高输入电压，使得集成运放A1的同向输入端由负值接近0V，使得 I增大，由于 PD 1
使用HCNR200线性光耦的原理与电路设计
1.线形光耦的研究设计 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与 普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agile nt公司的HCNR200/201 TI子公司TOAS勺TIL300，CLARE勺LOC111等。这里以HCNR200/20伪例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/20的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。
1、2引脚之间的电流记作IF , 3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1 和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和K2,即 K —―皿K—‘皿工 K1与K2 一般很小（HCNR20是0.50%）,并且随温度变化较大（HCNR20的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到，在合理的外围电路设计中，真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3, 线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。 HCNR200口HCNR20的内部结构完全相同，差别在于一些指标上。相对于HCNR200 HCNR20提供更高的线性度。 米用HCNR200/20进行隔离的一些指标如下所示： * 线性度：HCNR200 0.25%, HCNR201 0.05%; * 线性系数K3: HCNR200 15% HCNR201 5% *温度系数：-65ppm/oC; *隔离电压：1414V; *信号带宽：直流到大于1MHz 从上面可以看出，和普通光耦一样，线性光耦真正隔离的是电流，要想真正隔离电压，需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200/20的典型电路进行分析，对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电 压-电流转换进行推导与说明。 3. 典型电路分析 Agile nt公司的HCNR200/20的手册上给出了多种实用电路，其中较为典型的一种如下图所示：
线性光耦原理与电路设计
线性光耦原理与电路设计 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI 的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。
市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的 HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和 K2,即
IL300线性光耦隔离原理
1IL300-F-X009线性光耦隔离原理 线性光耦IL300-F-X009内部结构原理如图1所示。IL300-F-X009由一个高性能发光二极管LED和两个相邻匹配的光敏二极管PD1和PD2组成，这两个光敏二极管有完全相同的性能参数。LED是隔离信号的输入端，当有电流流过时就会发光，两个光敏二极管在有光照射时就会产生光电流，IL300-F-X009的内部封装结构使得PD1和PD2都能从LED得到近似光照，且感应出正比于LED发光强度的光电流。光敏二极管PD1起负反馈作用，用于消除LED 的非线性和偏差特性带来的误差，改善输入与输出电路间的线性和温度特性，稳定电路性能。光敏二极管PD2是线性光耦的输出端，接收由LED发出的光线而产生与光强成正比的输出电流，达到输入及输出电路间电流隔离的作用。正是IL300-F-X009内部的封装结构、PD1与PD2的严格比例关系及PD1负反馈的作用保证了线性光耦的高稳定性和高线性度。 当IL300-F-X009内部的LED中流过电流IF时，其所发出的光会在PD1和PD2中感应出正比于LED发光强度的光电流Ip1和Ip2，其中IF、Ip1、Ip2满足以下关系式： 式(1)中K1、K2分别为输入、输出光电二极管的电流传输比，其典型值均为0．7％左右。IF的范围在5mA～20mA之间，能够获得最好的线性关系。此时Ip1和Ip2的电流一般在200μA以下。K3被定义为传输增益，其输出侧光电流(Ip2)和输入侧光电流(Ip1)之比是一个恒定值，IL300-F-X009的传输增益K3的范围在0．945～1．061倍之间。PD1接入到输入电路，用来检测和稳定发光二极管发光的强度，PD2作为输出电路的一部分与测量电路实现了电气隔离。PD1和PD2安装位置的精确性以及元件先进的封装设计保证了该元件的高线性性和增益的稳定性。IL300-F-X009的最大非线性有±0．5％，最大输入电流250mA，是模拟信号隔离的极佳解决方案。
常用光耦总结
光电耦合器（简称光耦）是开关电源电路中常用的器件。光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。 常用的4N系列光耦属于非线性光耦 常用的线性光耦是PC817A—C系列。 非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于弄开关信号的传输，不适合于传输模拟量。 线性光耦的电流传输手特性曲线接进直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。 开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡，使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电，彩显，VCD，DCD等等，将在图像画面上产生干扰。同时电源带负载能力下降。 在彩电，显示器等开关电源维修中如果光耦损坏，一定要用线性光耦代换。 常用的4脚线性光耦有PC817A----C。PC111 TLP521等常用的六脚线性光耦有：TLP632 TLP532 PC614 PC714 PS2031等。 常用的4N25 4N26 4N35 4N36是不适合用于开关电源中的，因为这4种光耦均属于非线性光耦。 以下是目前市场上常见的高速光藕型号： 100K bit/S: 6N138、6N139、PS8703 1M bit/S: 6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530（双路）、HCPL-2531（双路） 10M bit/S: 6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630（双路）、HCPL－2631（双路） 光耦合器的增益被称为晶体管输出器件的电流传输比(CTR)，其定义是光电晶体管集电极电流与LED正向电流的比率(ICE/IF)。光电晶体管集电极电流与VCE有关，即集电极和发射极之间的电压。 可控硅型光耦 还有一种光耦是可控硅型光耦。 例如：moc3063、IL420； 它们的主要指标是负载能力； 例如：moc3063的负载能力是100mA；IL420是300mA； 光耦的部分型号 型号规格性能说明 4N25 晶体管输出 4N25MC 晶体管输出 4N26 晶体管输出 4N27 晶体管输出 4N28 晶体管输出 4N29 达林顿输出
线性光耦HCNR200在电流采样中的应用
线性光耦在电流采样中的应用 作者：李海波,林辉 摘要：介绍新型精密线性光耦器件HCNR200的工作原理,给出两种用HCNR200和运算放大器实现的检测电机电流的隔离传输电路,并推导出其外围电阻的计算方法。 关键词：线性光耦;线性隔离;模拟信号;应用 1 引言 在现代电气测量和控制中,常常需要用低压器件去测量、控制高电压、强电流等模拟量,如果模拟量与数字量之间没有电气隔离,那么,高电压、强电流很容易串入低压器件,并将其烧毁。线性光耦HCNR200可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离,隔离电压峰值达8000V;输出跟随输入变化,线性度达0.01％。 2 HCNR200/201简介 HCNR200型线性光耦的原理如图1所示。它由发光二极管D1、反馈光电二极管D2、输出光电二极管D3组成。当D1通过驱动电流I f时,发出红外光(伺服光通量)。该光分别照射在D2、D3上,反馈光电二极管吸收D2光通量的一部分,从而产生控制电流I1(I1=0.005I f)。该电流用来调节I f以补偿D1的非线性。输出光电二极管D3产生的输出电流I2与D1发出的伺服光通量成线性比例。令伺服电流增益
K1=I1/I f,正向增益K2=I2/I f,则传输增益K3=K2/K1=I2/I1,K3的典型值为1。 3 电流检测电路 3.1 光电导模式下的电流检测电路设计 HCNR200工作在光电导模式下的检测电流电路如图2所示,信号为正极性输入,正极性输出。隔离电路中,R1调节初级运算放大器的输入偏置电流的大小,C1起反馈作用,同时滤除了电路中的毛刺信号,避免HCNR200中的铝砷化镓发光二极管(LED)受到意外的冲击。但是,随着频率的提高,阻抗将变小,HCNR200的初级电流增大,增益随之变大,因而,C1的引入对通道在高频时的增益有一定影响,虽然减小C1的值可以拓展带宽,但是,会影响初级运算放大器的增益,同时,初级运算放大器输出的较大毛刺信号不易被滤除。R3可以控制LED的发光强度,对控制通道增益起一定作用。
线性光耦hcnr200中文资料
1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA 电流环。对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。
输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即 K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%）,并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间）,但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到,在合理的外围电路设计中,真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。 HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同,差别在于一些指标上。相对于HCNR200,HCNR201提供更高的线性度。 采用HCNR200/201进行隔离的一些指标如下所示： * 线性度：HCNR200：0.25%,HCNR201：0.05%; * 线性系数K3：HCNR200：15%,HCNR201：5%; * 温度系数： -65pp m/o C; * 隔离电压：1414V; * 信号带宽：直流到大于1M H z。 从上面可以看出,和普通光耦一样,线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200/201的典型电路进行分析,对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。 3. 典型电路分析 Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路,其中较为典型的一种如下图所示： 图2
使用HCNR201线性光耦的原理与电路设计
1. 线形光耦的研究设计 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS 的TIL300，CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和K2,即
hcnr201线性光耦的应用
https://www.wendangku.net/doc/0c19230955.html, 线性光耦HCNR201在电池巡检仪中的应用 作者：谢荣 长春工业大学 摘要：本文介绍了HCNR201的基本原理；论述了电池巡检仪的电压检测功能，该功能的实现以线性模拟光耦HCNR201为核心，实现了被检测电路与测量电路的隔离。 关键词：线性光耦 HCNR201 电池巡检仪 电压测量 0 引言 随着社会经济的不断发展以及技术的不断进步，在某些重要的供电场合都配备了应急电源。目前应急电源主要有UPS,EPS应急电源,柴油机发电机组三种。这三种应急电源都有自己的特点和应用场合。EPS应急电源是允许短时电源中断的应急电源装置。近年来，含蓄电池的EPS作为应急电源被广泛应用，尤其是被用做消防应急电源。下图是EPS的结构简图，当市电断电时，互投装置就会切换到由蓄电池组逆变出的交流电源。 图1 蓄电池组作为应急电源的功率输出单元，是应急电源的核心部件，蓄电池组的工作状态影响着它自身的寿命，同时必然对应急电源的供电可靠性产生影响。为了提高电池的寿命以及EPS供电的可靠性，必须对电池组电压以及单体电池电压进行监测，以实现电池组的合理充放电。上图中的电池巡检仪是应急电源(EPS)的检测管理控制设备，就是用于实现在线检测蓄电池组电压等功能的。本论文着重
https://www.wendangku.net/doc/0c19230955.html, 阐述一下蓄电池组电压的检测。为了不将电网的噪声引入巡检仪中的单片机系统，所以必须将噪声信号与单片机系统隔离开来。线性模拟光藕HCNR201正好能满足这一要求，同时在电压的测量精度上还具有很高的精度。 1 线性模拟光耦HCNR201 结构及工作原理 图2 HCNR201的内部结构如上图所示包括一只高性能的AlGaAs 型发光二极管(图2中的LED), 两只极其相似的光电二极管(图2中的PD1和PD2), 当 LED 中流过电流时其所发出的光会在PD1,PD2中感应出正比于LED 发光强度的光电流和，其中，和满足以下关系： F I 1PD I 2PD I F I 1PD I 2PD I .............................. (1 ) F PD I K I 11= F PD I K I 22= .............................. (2 ) 1 2PD PD I I K = .............................. (3) 式中，分别为输入输出光电二极管的电流传输比，其典型值均为0.5%左右。 因为 一般在1~20mA 之间，所以一般在50uA 以下；K 被定义为传输增益，当一只HCNR201被制造出来时，K 就是一个固定的值了，HCNR201的K 值约为1±0.05。再加上PD1,PD2的安装位置的精确性以及元件先进的封装设计保证了HCNR201的高线性和增益的稳定性。 1K 2K F I 21,PD PD I I 2 硬件电路的设计 蓄电池组是由16节12V 的铅酸蓄电池组成。该硬件电路如图3所示，它主要由三部分组成。第一部分是精密电阻分压网络和第一级运放。第二部分是第二级运
使用HCNR200线性光耦的原理与电路设计
1. 线形光耦的研究设计 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示
其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。 1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和 K2,即 K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得 K1和K2相等。在后面可以看到，在合理的外围电路设计中，真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。 HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同，差别在于一些指标上。相对于HCNR200，HCNR201提供更高的线性度。 采用HCNR200/201进行隔离的一些指标如下所示： * 线性度：HCNR200：0.25%，HCNR201：0.05%； * 线性系数K3：HCNR200：15%，HCNR201：5%； * 温度系数： -65ppm/oC； * 隔离电压：1414V； * 信号带宽：直流到大于1MHz。 从上面可以看出，和普通光耦一样，线性光耦真正隔离的是电流，要想真正隔离电压，需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对 HCNR200/201的典型电路进行分析，对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。 3. 典型电路分析 Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路，其中较为典型的一种如下图所示：
线性光耦原理与电路设计
线性光耦原理与电路设计 2007-03-09 19:03:27 作者：佚名来源：互联网 1. 线形光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA 电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系， 线性系数分别记为K1和K2,即K1与K2一般很小 （HCNR200是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到，在合理的外围电路设计中，真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同，差别在于一些指标上。相对于HCNR200，HCNR201提供更高的线性度。采用HCNR200/201进行隔离的一些指标如下所示：* 线
线性光耦隔离检测电压电路
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 3500V TIL300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0.75～1.25.。 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： 22i p V I R ? （3） 于是电路的增益可由 (4) 由于i V 的电压是由R3、R4、R5分压后输入U1同向端，所以： 0222111P i P V I R R K V I R R == 2p I 1p I f I 2f K I 11p f I K I = 1f K I 22p f I K I = 2211p f p f I K I K I K I == 11 i p V I R ?
(完整word版)光耦选型最全指南及各种参数说明
光耦选型手册 光耦简介： 光耦合器（opticalcoupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。 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。 光耦的分类： （1）光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。 非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。常用的4N系列光耦属于非线性光耦。 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。常用的线性光耦是PC817A—C系列。 （2）常用的分类还有： 按速度分，可分为低速光电耦合器（光敏三极管、光电池等输出型）和高速光电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型）。 按通道分，可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。 按隔离特性分，可分为普通隔离光电耦合器（一般光学胶灌封低于5000V，空封低于2000V）和高压隔离光电耦合器（可分为10kV，20kV，30kV等）。 按输出形式分，可分为： a、光敏器件输出型，其中包括光敏二极管输出型，光敏三极管输出型，光电池输出型，光可控硅输出型等。 b、NPN三极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型，互补输出型等。 c、达林顿三极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型。 d、逻辑门电路输出型，其中包括门电路输出型，施密特触发输出型，三态门电路输出型等。 e、低导通输出型（输出低电平毫伏数量级）。 f、光开关输出型（导通电阻小于10Ω）。 g、功率输出型（IGBT/MOSFET等输出）。 光耦的结构特点：