作者：西安交通大學 趙向華 高 軍 王兆安(西安710049) 來源：《電源技術(shù)應用》

摘要：提出一種有隔離功能并且可以用來檢測反饋直流電壓、電流信號的電路，此電路可以代替精密線性光耦合器til300。在此基礎(chǔ)上進行了實驗，實驗結(jié)果證明了此電路具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高、線性度好、價格便宜的優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：隔離放大器 光電耦合器

1 引言

隨著電源技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)中越來越廣泛地使用開關(guān)電源、ups等電源設(shè)備。這些設(shè)備無一例外地要檢測主電路的電壓、電流信號。檢測電路是主電路與控制電路的接口，是電源設(shè)備必不可少的一個重要組成部分。檢測電路必須滿足如下幾方面的要求：

(1)要有很高的精度和線性度。現(xiàn)代電源為了達到很高的穩(wěn)壓穩(wěn)流精度并具有很好的動態(tài)響應特性，大多都引入電壓電流參與系統(tǒng)的反饋控制。檢測電路的精度和線性度，在某種程度上決定了整個電源的輸出精度和穩(wěn)定性。

(2)必須具有隔離功能。大多數(shù)電源的主電路和控制電路之間在電氣上相互絕緣。否則電源會由于主電路對控制電路的干擾而不能正常工作，甚至會危及調(diào)試人員的人身安全。

目前，市場上有許多隔離傳感器供用戶使用，如隔離放大器（tps5904，ad202）、電壓霍爾、電流霍爾等。在上述器件中，ad202、霍爾元件有性能好、可靠性高、測量精確、應用范圍廣的優(yōu)點。但它昂貴的價格卻使大多數(shù)使用者望而卻步，tps5904雖然價格比較便宜，但相對來講，線性度較差。只有ti公司的til300精密線性光耦，可以很精確地檢測直流信號，隔離效果好，價格又便宜。因此，許多設(shè)計人員在選擇器件時都偏重于選擇til300作為檢測、反饋直流電壓、電流用的檢測元件。

但是，隨著til300生產(chǎn)線的停產(chǎn)，以前使用til300的用戶不得不選擇其它器件，而目前電子元器件市場上又沒有其它價格、性能可與til300相媲美的元件，這就給使用者帶來很大不便。本文基于此現(xiàn)狀，提出了一種可以代替til300的檢測電路。該電路使用普通光耦，應用反饋控制原理，具有價格便宜，線性度好的特點，在一定程度上可以替代原有的til300。

2 til300簡介[1]

til300精密線性光耦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

til300精密線性光耦合器是由一個紅外光led照射分叉配置的一個隔離反饋光二極管和一個輸出光二極管組成,反饋光二極管吸收led光通量的一部分而產(chǎn)生控制信號，該控制信號可通過一個調(diào)節(jié)電路來調(diào)節(jié)led的驅(qū)動電流，最終使得led發(fā)出的光通量滿足輸入信號和反饋信號相等。til300精密線性光耦合器是以電流方式工作的，在一定輸入電流范圍內(nèi)，它的電流傳輸比保持不變，此時輸出光二極管產(chǎn)生的電流信號與反饋光二極管產(chǎn)生的電流信號成線性比例，所以輸出信號與輸入信號成一定的線性比例關(guān)系。

3 檢測電路

3.1 電路結(jié)構(gòu)

本文提出的檢測電路如圖2所示。

檢測電路主要由兩個普通光電耦合器、兩個運放和電阻、電容構(gòu)成。兩個光電耦合器可以起到til300中隔離反饋光二極管和輸出光二極管的作用。其中一個用作輸出，另一個作為反饋，反饋是用來補償發(fā)光二極管時間、溫度特性的非線性。為了保證輸出光二極管產(chǎn)生的輸出信號與led發(fā)出的伺服光通量呈線性比例，在選擇器件時，兩個光耦合器的特性應盡量保持一致。輸出端所接的電壓跟隨器是為了保證輸出電壓的穩(wěn)定性。

3.2 工作原理分析

由圖2可知：輸出電流、輸出電壓的表達式分別為：

i3=k3i1 (1)

uo=r3i3=k3r3i1 (2)

反饋電流為：i2=k2i1 (3)

式(1)、(2)、(3)中k3、k2分別為電路中兩個光耦的電流傳輸比（非線性）。兩個光耦的特性近似一致，可認為k2=k3，也即i2=i3。

此電