昨天发了一篇关于线性光耦+运放做电压隔离采集的文章,今天在HCNR200的数据手册里又看到了一个低成本的隔离方案,使用的不是运算放大器,而是三极管,电路图如下:
上图电路中,LED为线性光耦HCNR200内部的发光管,PD1和PD2是线性光耦HCNR200内部的接收管,如下图:
下面是HCNR200数据手册中对这个电路的解读(感兴趣可以去看HCNR200手册):
图16所示电路是设计用于开关模式功率反馈路径的高速低成本电路。这种应用需要良好的带宽、低成本和稳定的增益,但不要求非常高的精度。这个电路是一个很好的例子,说明设计者如何在精确度之间进行权衡,以实现带宽和成本的提高。该电路具有约1.5 MHz的带宽,具有稳定的增益特性,并需要很少的外部元件。
图16在本质上与图12a中的电路。放大器A1是由Q1,Q2,R3和R4,而放大器A2是由Q3,Q4,R5,R6和R7。电路也以同样的方式工作,唯一的区别是放大器A1和A2的性能。较低的增益、较高的输入电流和较高的偏置电压会影响电路的精度,但不会影响电路的运行方式。由于基本电路工作没有改变,电路仍具有良好的增益稳定性。使用分立晶体管而非放大器使得设计能够在精确度之间进行权衡,以便以低成本获得良好的带宽和稳定性。
为了更详细地了解电路,根据下列方程,选择R1以在标称输入工作电压下实现约7-10 mA的LED电流:
其中光耦合器的K1(即IPd1/IF)通常为约0.5%。然后根据等式选择R2以获得所需的输出电压,
R4和R6的目的是通过降低局部环路增益来提高输入和输出电路的动态响应(即稳定性)选择R3和R5以提供足够的电流来驱动Q2和Q4的基极。并且选择R7使得Q4以与Q2大致相同的集电极电流运行。
通过仿真也可以看到这个电路是可行的,下图是仿真电路:
下图是对Vin进行从0V到5V直流扫描的Vout输出结果: