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高压隔离线性光耦放大电路设计

来源:单片机与嵌入式系统应用/作者:四川大学 涂海燕 涂源钊?? 2007年01月01日 ?? 收藏1

??????? 该电路对各路信号进行放大、校正,供A/D转换使用。我们采用线性光耦合放大电路。线性光耦合器件TIL300的输入输出之间能隔离3500V的峰值电压,可以有效地将测量通道与计算机系统隔离开来,使计算机系统避免测量通道部分较高电压的危害,对信号放大的线性度也很好。

??????? 多路输入和信号调理电路如图1所示。

??????? 图1中TIL300是光线光耦合器件,适合交流与直流信号的隔离放大,主要技术指标如下:

??????? *带宽>200kHz;

??????? *传输增益稳定度为±0.05%/℃;

??????? *峰值隔离电压为3 5

00V。

??????? C104是0.1μF的独石电容,防止电路产生震荡。TIL300内部D0是发光二极管,其电流工作点If可选为10mA。D1、D2为光敏二极管,它们受D0的激发分别产生电流Ip1和Ip2,其大小与If有关:

??????? Ip1=K1·If

??????? Ip2=K2·If

??????? 其中K1·If、K2·If表明Ip1,Ip2随If的变化规律,可称为光耦合函数。由于D1、D2用相同的工艺作成并与D0封装在一起,因此,它们的光耦合函数的变化规律相当一致,故可设:

???????? K="Ip2"/Ip1=(K2·If)/(K1·If)??? (1)

???????? 实际上可以把K看作常数,K的值是TIL300的电气参数,典型值为1。参数取值范围为0.75~1.25。

?多路输入和信号调理电路如图

??????? U1构成一个负反馈放大器,其同相输入端和反相输入端的电压应近似相等,即满足式(2):

???????? Vi≈Ip1·R1???? (2)

???????? U3是一个射极跟随器,输入阻抗很高,输出电压Vo等待输入端电压:

???????? Vo≈Ip2·R2???? (3)

???????? 于是高压隔离线性光耦合放大电路的增益可由式(4)计算:

???????? Vo/Vi=(Ip2/Ip1)·(R2/R1)=K(R2/R1)???? (4)

???????? 由于被测量的蓄电池电压是由R3、R4、R5分压后输入U1同相端的,所以

???????? Vi="E"·[R5/R3+R4+R5]]???? (5)

???????? E是蓄电池的端电压,由此可得:

???????? Vo="K"·(R2/R1)·[R5/(R3+R4+R5)·E???? (6)


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高压? 隔离? 线性光耦? 放大电路?

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