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Introduction of Linear Optocoupler
Optical isolation is a very common form of signal isolation. 常用光耦器件及其周邊設備 PCB電路 作文. 由於光耦的簡單性 PCB電路, 它通常用於數位隔離 PCB電路 or data transmission PCB電路, 例如UART協定的20mA電流回路. 對於類比信號, 光耦的輸入和輸出線性較差，隨溫度變化較大, 這限制了其在類比信號隔離中的應用.
用於高頻交流類比信號, 變壓器隔離是最常見的選擇, 但它不適用於支路訊號. 一些製造商提供隔離放大器作為類比信號隔離的解決方案. 交流訊號由變壓器隔離, 然後進行頻率-電壓轉換以獲得隔離效果. 內部 PCB電路 集成隔離放大器的結構複雜, 尺寸較大, 成本高, 不適合大規模應用.
類比信號隔離的更好選擇是使用線性光耦合器. 線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有什麼不同, 除了普通光耦的單激發和單接收模式略有改變外, 和一個光接收 PCB電路 為迴響添加了for feedback. 以這種管道, 雖然兩個光接收 PCB電路 are non-linear, 雙光接收的非線性特性 PCB電路s是一樣的. 以這種管道, 通過路徑的非線性可以被迴響路徑的非線性抵消, 從而達到線性隔離的目的.
市場上有幾種線性光耦的可選晶片, 如安捷倫HCNR200/201, TI的子公司TOAS TIL300, 克雷爾的LOC111等等. 這裡我們使用HCNR200/201 as an example to introduce
2. Chip introduction and principle explanation
The internal block diagram HCNR200的/201, 其中1, 2用作隔離訊號的輸入, 3, 4個引脚用於迴響, 5, 6個引脚用於輸出. 記錄引脚1和2之間的電流，如同, 針腳3和4之間以及針腳5和6之間的電流記錄為IPD1和IPD2, 分別地. 輸入信號經過電壓-電流轉換, 電壓變化反映在電流中. IPD1和IPD2與IF基本呈線性關係, 線性係數表示為K1和K2, 分別地.
K1 and K2 are generally very small (HCNR200 is 0.50%), and vary greatly with temperature (HCNR200 varies from 0.25%至0.75%), 但晶片設計使K1和K2相等. 如你稍後所見, 在合理的週邊環境中 PCB電路 設計, 真正影響輸出的是什麼/輸入比是兩者的比率K3. 線性光耦合器利用這一特性來實現令人滿意的線性.
HCNR200和HCNR201的內部結構完全相同, 區別在於一些名額. 與HCNR200相比, HCNR201提供更高的線性度.
使用HCNR200的一些隔離名額/201 are as follows:
* Linearity: HCNR200: 0.25%, HCNR201:0.05%;
* Linear coefficient K3: HCNR200: 15%, HCNR201: 5%;
* Temperature coefficient: -65ppm/oC;
* Isolation voltage: 1414V;
* Signal bandwidth: DC to greater than 1MHz.
從上面可以看出, 像普通的光耦, 線性光耦合器確實隔離了電流. 如果你真的想隔離電壓, 您需要添加輔助 PCB電路例如輸出端和輸出端的運算放大器. 下麵分析了典型的 PCB電路 HCNR200的/201, 並推導和解釋了如何實現迴響和電流-電壓和電壓-電流轉換 PCB電路.
3. 輔助的 PCB電路 and parameter determination
The 在上面 derivation assumes that all PCB電路 work in the linear range. 要做到這一點, 您需要合理選擇運算放大器，並確定電阻器的電阻.
3.1 Operational amplifier selection
The op amp can be powered by a single power supply or a positive and negative power supply. 上述示例為單電源. 為了使輸入範圍從0到VCC, 運算放大器需要能够全擺幅工作. 此外, 運算放大器的工作速度和轉換率不會影響整個系統的效能 PCB電路. TI的LMV321單運放 PCB電路 可滿足上述要求，可用作外設 PCB電路 of HCNR200/201.
3.2 Determination of resistance
The selection of resistance needs to consider the linear range of the operational amplifier and the maximum operating current IFmax of the linear optocoupler. 當K1已知時, IFmax確定IPD1的最大值, IPD1max. 以這種管道, 由於Vo的範圍可以至少為0, 以這種管道, 因為IFmax被認為有利於能量傳輸, 通常是另外服用, 因為功在運算放大器中處於深度負反饋狀態，滿足虛短路特性. 因此, 考慮到IPD1的局限性, 可以根據所需的放大倍數確定R2. 例如, 如果不需要該方法, 只需設定R2=R1.
此外, 因為光耦會產生一些高頻雜訊, 通常在R2處並聯一個電容器以形成低通濾波器. 特定電容器的值由輸入頻率和雜訊頻率决定.
3.3 Examples of parameter determination
Assuming that Vcc=5V, 輸入電壓在0-4V之間, 輸出等於輸入, 使用LMV321運算放大器晶片和 PCB電路 above, 參數確定過程如下所示.
* Determine IFmax: about 25mA recommended in the manual of HCNR200/201;
* Determine R3: R3=5V/25mA=200;
* Determine R1:;
* Determine R2: R2=R1=32K.
4. Summary
This article gives a brief introduction to the linear optocoupler as well as the precautions and reference 設計 in the use of PCB電路設計, 參數選擇, 等., 以及相應的推導和解釋 PCB電路設計 method for the reference of the majority of electronic engineers.
以上介紹了線性光耦的原理和 PCB電路 design. Ipcb也提供給PCB製造商和 PCB製造 科技.
