采用HCNR200/201模拟量隔离电路分享

Posted 2022-12-14

一、HCNR200/201简介

　　　　HCNR200型号的光耦合器作为一种高精度线性光耦，具有低成本、高线性度、高稳定度等多种优点，能够完成多种光电隔离转换电路的设计。

二、仿真电路图

三、注意点

gilent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：

　　设输入端电压为Vin，输出端电压为Vout，光耦保证的两个电流传递系数分别为K1、K2，显然，，和之间的关系取决于和之间的关系。

　　将前级运放的电路提出来看，如下图所示：

　　运算放大器A1用以调节流过LED的电流（IF），进而控制PD1中的电流（IPD1），从而使得其同向输入端（+端）的电压为0V。当VIN增大时，A1的“+”输入电压会变大，而IF、IPD1会随之变大，根据PD1的接法，由于运放没有电流输入，VIN经R1和PD1到地，IPD1增大导致R1上的分压增大，从而使A1的“+”输入电压会回落，仍然保持到0V，反之亦然。

　　可知：IPD1=VIN/R1

　　在输出端，运放A2将电流IPD2转换回电压VOUT，且VOUT= IPD2R2。 则：VOUT/VIN=（ IPD2R2） /（ IPD1R1） =K3（R2/R1）

　　由于K3为定值，因而，VIN和VOUT之间的关系为线性的，且与LED的光通量无关。其增益调整可以通过调节R1和R2的值实现。

　　运放可以是单电源供电或正负电源供电，图3给出的是单电源供电的例子。为了使输入范围能够从0到VCC1，需要运放能够满摆幅工作，另外，运放的工作速度、压摆率不会影响整个电路的性能。市场上的LMV321、HA17324等运放基本都能够满足以上要求，可以作为HCNR200的外围电路。

　　电阻的选择需要考虑运放的线性范围和线性光耦的工作电流IF。K1已知的情况下，IF

　　又确定了IPD1的值。

　　在图3中，假设确定VCC1=5V，输入在0-3.5V之间，输出等于输入，下面给出参数确定的过程。

　　1）确定IF：HCNR200是电流驱动型，其LED的工作电流要求为 1–40mA，数据手册推荐工作电流为25mA，因而，此处取IF=25mA。

　　2） 确定R2：R2=VCC1/IF=200Ω。

　　3） 确定R1：R1=VIN/IPD1=VIN/（K1IF）=3.5/（0.00525）=28KΩ。

　　4） 确定R3：R3=R1=28KΩ。

　　应用线性光耦合器组成的模拟信号隔离电路，线性度好，电路简单，有效地解决了模拟信号与单片机应用系统之间电气隔离问题。HCNR200可以广泛地应用在需要良好稳定性、线性度和带宽的模拟信号隔离场合。

四、Proteus电路图下载

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