基于光耦合器HCNR200的電流檢測電路設(shè)計分享

作為光耦合器家族中的成員之一，HCNR200型號的光耦在很多通訊電路系統(tǒng)中都擔任著重要作用。此前我們曾經(jīng)就這一光耦合器的工作原理進行過簡要分析，在今天的文章中，我們將會為大家分享兩種基于HCNR200光耦合器的電流檢測電路設(shè)計方案，希望能夠通過本文的分享，對各位工程師的設(shè)計研發(fā)工作帶來一定幫助。

光電導(dǎo)模式中的電流檢測電路設(shè)計方案

在光電導(dǎo)工作模式下，我們所設(shè)計的這一基于光耦合器HCNR200的電流檢測電路如下圖圖1所示。從下圖中我們可以看到，在這一電流檢測電路系統(tǒng)中，信號為正極性輸入，正極性輸出。在該系統(tǒng)的隔離電路中，R1調(diào)節(jié)初級運算放大器的輸入偏置電流的大小，C1起反饋作用，同時濾除了電路中的毛刺信號，可以避免HCNR200中脆弱的LED受到意外沖擊。

圖1 光電導(dǎo)模式下的電流檢測電路

但是，這一電流檢測電路也有一個缺陷，那就是當隨著頻率的提高，阻抗將變小，通過光耦合器HCNR200的初級電流增大，增益隨之變大，因而，C1的引入對通道在高頻時的增益有一定影響。雖然減小C1的值可以拓展帶寬，但是會影響初級運算放大器的增益，同時，初級運算放大器輸出的較大毛刺信號不易被濾除，這是需要重點注意的。而電阻R3在該電路系統(tǒng)中可以控制LED的發(fā)光強度，對控制通道增益會起一定作用。

光電壓模式中的電流檢測電路設(shè)計方案

在光電壓工作模式下，我們所設(shè)計的這一基于光耦合器HCNR200的電流檢測檢電路，如下圖圖2所示。從圖2中我們可以看到，在這一電流檢測電路系統(tǒng)中，信號為正極性輸入，正極性輸出。R1、R2、R3、C1的作用與在光電導(dǎo)模式下的作用基本相同。此時，放大器A1調(diào)節(jié)電流If。當輸入電壓Vin增加時，I1也同時會增加，放大器A1“+”輸入端電壓增加，促使電流If增加。由于D1與D2之間的聯(lián)系，I1就會把“+”輸入端電壓重新拉回0V，形成負反饋。

在光電壓工作模式下，這一電流檢測電路的放大器A1如果出現(xiàn)輸入電流很小的情況，那么流經(jīng)R1的電流就可以計算為Vin/R1=I1。顯而易見，此時I1與Vin之間是線性比例關(guān)系。I1穩(wěn)定線性變化，If也穩(wěn)定線性變化。因為D3受到D1光照，I2也跟著穩(wěn)定線性變化。放大器A2和電阻R2將I2轉(zhuǎn)化成電壓VOut=I2×R2。

圖2 光電壓模式下的電流檢測電路設(shè)計

在本文所設(shè)計的基于光耦合器HCNR200的電流檢測電路中，由于我們所選擇的線性光耦合器是一種電流驅(qū)動型器件，其LED的工作電流為1mA～20mA，因此，運算放大器A1的驅(qū)動電流也必須達到20mA，才能維持電流檢測電路的正常工作。而能達到這種輸出電流能力的運算放大器輸出級一般為雙極型，因此，在光電壓、光電導(dǎo)模式下所設(shè)計的這兩種電流檢測電路，實際應(yīng)用是選擇雙極型運算放大器較合適。同時，根據(jù)輸入電壓范圍，也要求運算放大器有相應(yīng)的共模輸入和輸出能力。本設(shè)計電路采用單電源供電的HA17324集成運算放大器，其輸出電流可達40mA，能夠滿足多種電路設(shè)計的需要。