HCNR200/201的典型电路

发布时间:2017/12/7 17:59:35 访问次数:1666

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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。 http://zxl888.51dzw.com

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。 http://zxl888.51dzw.com

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：

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。

来源：eefocus