線性光耦器件IL300-F-X009原理及其應(yīng)用
2 線性光耦IL300-F-X009隔離電路
2.1 工作原理
如圖2所示,IL300-F-X009的LED、PD1及運(yùn)放U1等組成隔離電路的輸入部分,PD2及運(yùn)放U2等組成隔離電路的輸出部分。隔離電路輸入電壓為Vin,輸出電壓為Vout,發(fā)光二極管LED上電流為IF,光敏二極管PD1上產(chǎn)生的電流為Ip1,光敏二極管PD2上產(chǎn)生的電流為而Ip2。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194934.htm
圖2隔離電路中PD1形成了負(fù)反饋,當(dāng)電壓Vin輸入時(shí),運(yùn)放U1的輸出使LED上有電流IF流過,且輸入電壓的變化體現(xiàn)在電流IF上,并驅(qū)動LED發(fā)光把電信號轉(zhuǎn)變成光信號。LED發(fā)出的光被PD1探測到并產(chǎn)生光電流Ip1。根據(jù)運(yùn)算放大器“虛斷路”和“虛短路”特性,輸入電壓Vin也會產(chǎn)生電流流過R1,Ip1=Vin/R1,Ip1取決于輸入電壓Vin和R1的值。LED發(fā)出的光同時(shí)照射在兩個(gè)光敏二極管上PD1和PD2,由式(1)可得到:Ip2=K3×Ip1,K3的范圍在0.945~1.061倍之間。運(yùn)放U3和電阻R2把Ip2轉(zhuǎn)變成輸出電壓Vout,Vout=Ip2×R2,組合上面的3個(gè)等式得到輸出電壓Vout和輸入電壓Vin的關(guān)系:Vout/Vin=K3·R2/R1。電容C1為反饋電容,消除噪聲干擾,提高電路的穩(wěn)定性。因此,輸出電壓Vout具有穩(wěn)定性和線性,其增益可通過調(diào)整R2與R1的值來實(shí)現(xiàn)。
2.2 線性光耦(IL300-F-X009)的應(yīng)用
本文將線性光耦(IL300-F-X009)隔離電路應(yīng)用于檢測永磁同步交流電機(jī)母線電流,如圖3所示?;魻杺鞲衅麟娐凡捎肁CS712元件,ACS7 12是常用的電流傳感器元件,其輸出電壓與輸入電流為正比例關(guān)系,只要測出ACS712的電壓輸出值即可換算出被測永磁同步交流電機(jī)母線的電流值?;魻杺鞲衅麟娐?ACS712)將永磁同步交流電機(jī)母線的電流值變化轉(zhuǎn)化為電壓信號,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給DSP數(shù)值信號處理器解算出永磁同步交流電機(jī)母線的電流。采用線性光耦隔離電路對霍爾傳感器電路檢測永磁同步交流電機(jī)母線電流進(jìn)行隔離,防止外界干擾的同時(shí),還達(dá)到高精度的傳輸測量信號,即隔離電路前后電壓一致,滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖3所示。
2.3 確定線性光耦隔離電路的參數(shù)值
本試驗(yàn)選取VCC和VDD都為+5 V,但不共地的電源電壓,Vin的輸入電壓范圍0 V~5 V,Vout的輸出電壓范圍0 V~5 V,如圖2所示。根據(jù)IL300芯片手冊說明,如圖4和圖5所示,可知,在環(huán)境溫度為25℃,流過IL300-F-X009內(nèi)的發(fā)光二極管LED的正向電流為IF=10 mA時(shí),其傳輸增益K3=1,發(fā)光二極管LED的正向電壓VF=1.25 V。設(shè)輸入電壓Vin=5 V,則第一級運(yùn)放LM358輸出的電壓V1=5 V,因此,由以上分析可以計(jì)算出R2的電阻值。
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