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高壓隔離線性光耦放大電路設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數(shù):760

作者:四川大學(xué) 涂海燕 涂源釗 來源:《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》

該電路對各路信號(hào)進(jìn)行放大、校正,供a/d轉(zhuǎn)換使用。我們采用線性光耦合放大電路。線性光耦合器件til300的輸入輸出之間能隔離3500v的峰值電壓,可以有效地將測量通道與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)隔離開來,使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)避免測量通道部分較高電壓的危害,對信號(hào)放大的線性度也很好。 多路輸入和信號(hào)調(diào)理電路如圖1所示。 圖1中til300是光線光耦合器件,適合交流與直流信號(hào)的隔離放大,主要技術(shù)指標(biāo)如下: *帶寬>200khz; *傳輸增益穩(wěn)定度為±0.05%/℃; *峰值隔離電壓為3 500v。 c104是0.1μf的獨(dú)石電容,防止電路產(chǎn)生震蕩。til300內(nèi)部d0是發(fā)光二極管,其電流工作點(diǎn)if可選為10ma。d1、d2為光敏二極管,它們受d0的激發(fā)分別產(chǎn)生電流ip1和ip2,其大小與if有關(guān): ip1=k1·if ip2=k2·if 其中k1·if、k2·if表明ip1,ip2隨if的變化規(guī)律,可稱為光耦合函數(shù)。由于d1、d2用相同的工藝作成并與d0封裝在一起,因此,它們的光耦合函數(shù)的變化規(guī)律相當(dāng)一致,故可設(shè): k=ip2/ip1=(k2·if)/(k1·if) (1) 實(shí)際上可以把k看作常數(shù),k的值是til300的電氣參數(shù),典型值為1。參數(shù)取值范圍為0.75~1.25。

u1構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋放大器,其同相輸入端和反相輸入端的電壓應(yīng)近似相等,即滿足式(2): vi≈ip1·r1 (2) u3是一個(gè)射極跟隨器,輸入阻抗很高,輸出電壓vo等待輸入端電壓: vo≈ip2·r2 (3) 于是高壓隔離線性光耦合放大電路的增益可由式(4)計(jì)算: vo/vi=(ip2/ip1)·(r2/r1)=k(r2/r1) (4) 由于被測量的蓄電池電壓是由r3、r4、r5分壓后輸入u1同相端的,所以 vi=e·[r5/r3+r4+r5]] (5) e是蓄電池的端電壓,由此可得: vo=k·(r2/r1)·[r5/(r3+r4+r5)·e (6) 式(6)表明vo與e是線性關(guān)系。 i+12v是個(gè)獨(dú)立電源,用于u1和til300的輸入部分;±12v也是個(gè)獨(dú)立電源,用于u3和til300的輸出部分。這兩個(gè)電源的隔離對電路的高壓隔離性能有很大影響,應(yīng)選用電源變壓器中兩組彼此有良好絕緣的線圈來制作。 微型繼電器輸入端串接的50ω電阻是測量回路中的限流電阻、防止意外短路或絕緣不良產(chǎn)生過大電流燒毀器件或毀壞蓄電池。由于u1運(yùn)算放大器的輸入阻抗很高,50ω限流電阻對測量精度無影響。這些限流電阻應(yīng)選擇功率值大于1w的金屬膜電阻。 調(diào)節(jié)電位器r4可以適應(yīng)不同端電壓的蓄電池。 限于篇幅,其它電路不再介紹。 實(shí)際運(yùn)行表明,該電路整修系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。

作者:四川大學(xué) 涂海燕 涂源釗 來源:《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》

該電路對各路信號(hào)進(jìn)行放大、校正,供a/d轉(zhuǎn)換使用。我們采用線性光耦合放大電路。線性光耦合器件til300的輸入輸出之間能隔離3500v的峰值電壓,可以有效地將測量通道與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)隔離開來,使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)避免測量通道部分較高電壓的危害,對信號(hào)放大的線性度也很好。 多路輸入和信號(hào)調(diào)理電路如圖1所示。 圖1中til300是光線光耦合器件,適合交流與直流信號(hào)的隔離放大,主要技術(shù)指標(biāo)如下: *帶寬>200khz; *傳輸增益穩(wěn)定度為±0.05%/℃; *峰值隔離電壓為3 500v。 c104是0.1μf的獨(dú)石電容,防止電路產(chǎn)生震蕩。til300內(nèi)部d0是發(fā)光二極管,其電流工作點(diǎn)if可選為10ma。d1、d2為光敏二極管,它們受d0的激發(fā)分別產(chǎn)生電流ip1和ip2,其大小與if有關(guān): ip1=k1·if ip2=k2·if 其中k1·if、k2·if表明ip1,ip2隨if的變化規(guī)律,可稱為光耦合函數(shù)。由于d1、d2用相同的工藝作成并與d0封裝在一起,因此,它們的光耦合函數(shù)的變化規(guī)律相當(dāng)一致,故可設(shè): k=ip2/ip1=(k2·if)/(k1·if) (1) 實(shí)際上可以把k看作常數(shù),k的值是til300的電氣參數(shù),典型值為1。參數(shù)取值范圍為0.75~1.25。

u1構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋放大器,其同相輸入端和反相輸入端的電壓應(yīng)近似相等,即滿足式(2): vi≈ip1·r1 (2) u3是一個(gè)射極跟隨器,輸入阻抗很高,輸出電壓vo等待輸入端電壓: vo≈ip2·r2 (3) 于是高壓隔離線性光耦合放大電路的增益可由式(4)計(jì)算: vo/vi=(ip2/ip1)·(r2/r1)=k(r2/r1) (4) 由于被測量的蓄電池電壓是由r3、r4、r5分壓后輸入u1同相端的,所以 vi=e·[r5/r3+r4+r5]] (5) e是蓄電池的端電壓,由此可得: vo=k·(r2/r1)·[r5/(r3+r4+r5)·e (6) 式(6)表明vo與e是線性關(guān)系。 i+12v是個(gè)獨(dú)立電源,用于u1和til300的輸入部分;±12v也是個(gè)獨(dú)立電源,用于u3和til300的輸出部分。這兩個(gè)電源的隔離對電路的高壓隔離性能有很大影響,應(yīng)選用電源變壓器中兩組彼此有良好絕緣的線圈來制作。 微型繼電器輸入端串接的50ω電阻是測量回路中的限流電阻、防止意外短路或絕緣不良產(chǎn)生過大電流燒毀器件或毀壞蓄電池。由于u1運(yùn)算放大器的輸入阻抗很高,50ω限流電阻對測量精度無影響。這些限流電阻應(yīng)選擇功率值大于1w的金屬膜電阻。 調(diào)節(jié)電位器r4可以適應(yīng)不同端電壓的蓄電池。 限于篇幅,其它電路不再介紹。 實(shí)際運(yùn)行表明,該電路整修系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。

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