線性光耦

線性光耦是一種用于模擬信號(hào)隔離的光耦器件，和普通光耦一樣，線性光耦真正隔離的是電流。線性光耦能夠保護(hù)被測(cè)試對(duì)象和測(cè)試電路，并減小環(huán)境干擾對(duì)測(cè)試電路的影響。像光寶（lite-on）的6N135/6N136/6N137/6N138/6N139等系列就是這類光耦

    線性光耦的原理

 線性光耦的隔離原理與普通光耦沒(méi)有差別,只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變,增加一個(gè)用于反饋的光接受電路用于反饋.這樣,雖然兩個(gè)光接受電路都是非線性的,但兩個(gè)光接受電路的非線性特性都是一樣的,這樣,就可以通過(guò)反饋通路的非線性來(lái)抵消直通通路的非線性,從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線性隔離的目的.

    線性光耦的基本參數(shù)

線性度:HCNR200:0.25[%],HCNR201:0.05[%];

線性系數(shù) K3:HCNR200:15[%],HCNR201:5[%];

溫度系數(shù): -65ppm/oC;

隔離電壓:1414V;

信號(hào)帶寬:直流到大于 1MHz.

    線性光耦的輔助電路與參數(shù)確定

假定所有電路都是工作在線性范圍內(nèi)的,要想做到這一點(diǎn)需要對(duì)運(yùn)放進(jìn)行合理選型,并且確定電阻的阻值.

    運(yùn)放選型：運(yùn)放可以是單電源供電或正負(fù)電源供電,上面給出的是單電源供電的例子.為了能使輸入范圍能夠從0到VCC,需要運(yùn)放能夠滿擺幅工作,另外,運(yùn)放的工作速度,壓擺率不會(huì)影響整個(gè)電路的性能.線性光耦單運(yùn)放電路能夠滿足以上要求,TI可以作為HCNR200/201的外圍電路.

    阻值確定：電阻的選型需要考慮運(yùn)放的線性范圍和線性光耦的最大工作電流IFmax.已知的情況下,K1IFmax又確定了IPD1的最大值IPD1max,這樣,由于Vo的范圍最小可以為0,這樣,由于考慮到IFmax大有利于能量的傳輸,這樣,一般取另外,由于工作在深度負(fù)反饋狀態(tài)的運(yùn)放滿足虛短特性,因此,考慮IPD1的限制,這樣,R2的確定可以根據(jù)所需要的放大倍數(shù)確定,例如如果不需要方法,只需將R2=R1即可.另外由于光耦會(huì)產(chǎn)生一些高頻的噪聲,通常在R2處并聯(lián)電容,構(gòu)成低通濾波器,具體電容的值由輸入頻率以及噪聲頻率確定.

參數(shù)確定實(shí)例假設(shè)確定Vcc=5V,輸入在0-4V之間,輸出等于輸入,采用LMV321運(yùn)放芯片以及上面電路,下面給出參數(shù)確定的過(guò)程.

確定IFmax:HCNR200/201的手冊(cè)上推薦器件工作的25mA左右;

確定R3:R3=5V/25mA=200;

確定R1:;

確定R2:R2=R1=32K

    如果對(duì)被測(cè)試量的量程變化范圍要求較大、精度要求較高時(shí)，使用反饋型線性光耦器件無(wú)疑是比較合適的。但是，在光耦的線性化使用或者說(shuō)在使用線性光耦器件的過(guò)程中，其線性度往往并不能完全令人滿意。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，關(guān)鍵在于要充分理解光耦器件自身的一些特點(diǎn)以及在光耦器件中使用反饋機(jī)制改善線性度的原理。只要在設(shè)計(jì)過(guò)程中合理地選擇器件和小心設(shè)計(jì)電路，即使采用普通光耦器件，也同樣能達(dá)到很好的效果，這里要注意以下幾點(diǎn)：

1、必須充分認(rèn)識(shí)到光耦為電流驅(qū)動(dòng)型器件，要合理選擇反饋電路中所使用的運(yùn)放，必須保證運(yùn)放擁有合適的負(fù)載能力，以便在正常工作時(shí)驅(qū)動(dòng)光電二極管。

2、當(dāng)采用普通光耦器件時(shí)，要盡量采用多光耦器件，而不要采用單光耦器件，因?yàn)槎鄠€(gè)光耦集成在一片芯片上有利于從材料及工藝的角度保證多個(gè)光耦之間特性趨于一致，而正是由于多個(gè)光耦特性的一致才保證了反饋對(duì)改善線性的作用。

3、由于線性光耦在使用過(guò)程中引入了反饋機(jī)制，所以不適用于被測(cè)信號(hào)變化太快或者頻率很高的場(chǎng)合。根據(jù)以上原則，使用普通光耦器件和反饋型線性光耦器件是可以成功地在電力直流系統(tǒng)監(jiān)控模塊中實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線電壓信號(hào)的采集與隔離的，其線性度和精度都是令人滿意的。