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hcnr200工作原理

2017年11月08日 09:27 网络整理 作者: 用户评论(0

  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ADIAD202, 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。

  HCNR200型的线性光耦合器,作为一种高线性度的光耦元件,其本身是由3个光电元件组成,其中LED为高性能的AlGaAs型发光二极管,PDI、PD2是两个用同种工艺制成从而具有严格比例关系的光敏二极管。当LED中流过电流l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IPD1、IPD2,其中If.IPD1、IPD2三者之间满足以下关系式:

 hcnr200工作原理

  在上图所提供的三个公式中,参数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 5%左右。因为参数|f一般在l~20mA之间,所以IPD1、IPD2一般在50UA以下。K3为传输增益,当一只HCNR200被制造出来后,其输出侧光电流和输入侧光电流之比就是一个恒定值K3,线性光耦HCNR200的传输增益K3约为1+t0.15。

  线性光耦HCNR200的内部结构如图 1所示。 它由发光二极管D1(1、2引脚)、反馈光电二极管D2(3、4引脚)、输出光电二极管D3(5、6引脚)组成。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。

  当有IF流过时,D1发出红外光(伺服光通量 )。该光分别照射在D2、D3上,产生控制电流IPD1和输出电流IPD2。D1两端的输入信号经过电压-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:

  hcnr200工作原理

  对于HCNR200,K1与K2为0.005,并且随温度变化较大(HCNR200的变化范围在0.0025到0.0075之间),但芯片的设计使得K1和K2相等。

  在实际应用中,人们真正关心的是线性光偶电路的传输增益:K3=K2/K1,对于HCNR200,K3的典型值为1。

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( 发表人:李倩 )

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