HCNR200和HCNR201 高线性模拟光耦

元器件信息   2022-11-22 09:34   516   0  

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说明

HCNR200/201高线性度模拟光耦由高性能AlGaAs LED组成,illumi——两个紧密匹配的光电二极管。输入端口todiode可用于监测,因此稳定,LED的光输出。因此,非线性LED的漂移特性实际上可以是内德。输出光电二极管产生光电流这与LED的光输出成线性关系。这个光电二极管与先进器件的紧密匹配包装标志确保高线性和稳定光耦的增益特性。HCNR200/201可用于隔离模拟信号在需要良好稳定性的各种应用中线性、带宽和低成本。HCNR200/201非常灵活,并且通过适当的应用设计阳离子电路,能够在许多不同的模式,包括:单极/双极、ac/dc和逆变/非反转。HCNR200/201是一个很好的解决方案对于许多模拟隔离问题。

特征

低非线性:0.01%K3级(IPD2/IPD1)传输增益

HCNR200:±15%

HCNR201:±5%

低增益温度系数:-65ppm/℃宽频带–直流至>1兆赫全球安全认证

–UL 1577认证(5千伏rms/1分钟额定值)

–CSA批准

–经批准的IEC/EN/DIN EN 60747-5-2

VIORM=1414 V峰值(选项#050)提供表面安装选项(选项#300)8针DIP封装-0.400“间距允许灵活的电路设计

应用

低成本模拟隔离

电信:调制解调器、PBX

工业过程控制:传感器隔离器

热电偶隔离器4mA至20 mA回路隔离器动作

SMPS反馈回路,SMPS前馈

监测电机电源电压医疗

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回流焊温度曲线

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监管信息

HCNR200/201光耦具有一个0.400“宽的8针DIP封装。这个包是专门设计的以满足全球监管要求。HCNR200/201已由下列组织批准:

保险商实验室

根据UL 1577组件识别认证程序,文件E55361CSA公司根据CSA部件验收通知批准#5,文件CA 88324IEC/EN/DIN标准EN60747-5-2批准IEC 60747-5-2-1997+A1-2002EN 60747-5-2:2001+A1:2002标准德国工业标准EN 60747-5-2(VDE 0884第2部分):2003-01(仅选项050)

绝缘和安全相关规范

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选项300–根据CECC 00802,表面安装分类为A级。

IEC/EN/DIN EN 60747-5-2绝缘特性(仅选项050

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注:根据IEC/EN/DIN EN 60747-5-2提供安全电气隔离的光耦仅在其安全限值范围内都是合格的。必须使用保护断路开关,以确保不超过安全极限。

交流电气规范TA=25°C,除非另有规定。

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包装特性TA=25°C,除非另有规定

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输入输出瞬时耐受电压是介电电压额定值,不应解释为输入输出连续额定电压。有关连续额定电压,请参阅VDE 0884绝缘特性表(如适用),您的设备级别安全规格或应用说明1074,“光耦输入输出持续电压。

笔记:

1.K3级从IPD2与IPD1的最佳拟合线的斜率计算得到十一个均匀分布的数据点,从5NA到50μA。匹配等于IPD2/IPD1=10毫安。

2.最佳拟合直流非线性(NLBF)是以“最佳拟合”直线的满刻度输出百分比表示的最大偏差。一个IPD2与IPD1的图表,其中有11个分布均匀的数据点,从5毫安到50微安。IPD2误差与最佳拟合线的偏差为上下偏差最佳拟合线,表示为满标度输出的百分比。

3.端部拟合的直流非线性(NELF)是最大偏离,表示为从5 NA到直线的满刻度输出的百分比。IPD2与IPD1图上的50μA数据点。

4.被认为是双端装置的装置:引脚1、2、3和4短接在一起,引脚5、6、7和8短接在一起。

5.根据UL 1577,每一个光耦通过施加一个大于等于6000 V rms的绝缘测试电压进行验证测试,持续时间大于等于1秒(泄漏检测电流限值,最大II-O为5μA)。本试验在局部放电100%生产试验(方法b)之前进行,如IEC/EN/DIN EN 60747-5-2绝缘特性表(仅适用于选项050)。

6.具体性能将取决于电路拓扑和元件。

7.IMRR定义为信号增益(信号应用于图的车辆识别号)与隔离模式增益(车辆识别号连接至输入)的比率公共和输入和输出共用之间的信号,频率为60赫兹,单位为分贝。

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设计公式:VOUT/ILOOP=K3(R5 R3)/R1+R3)K3=K2/K1=常数=1

注:所示的两个运算放大器是两个单独的LM158,而不是一个双封装中的两个通道,否则回路侧和输出侧将无法正确隔离。

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设计公式:(ILOOP/Vin)=K3(R5+R3)/(R5R1)K3=K2/K1=常数≈1

注:所示的两个运算放大器是两个独立的LM158集成电路,而不是单包,否则,回路侧和输入侧将不能正确隔离;应正确选择5V1齐纳管,以确保其在187微安下工作;

操作理论

图说明了HCNR200/201的高线性度光耦已配置。基本光耦一个LED和两个光电二极管的电阻。LED和其中一个光电二极管(PD1)位于输入引线框架和其他光电二极管(PD2)位于输出引线框架上。这个光耦的封装结构使得光电二极管接收的量大致相同。LED灯亮。外部反馈放大器可与PD1一起使用监控LED的光输出并自动调整LED电流以补偿任何非线性——LED光输出的亮度或变化。反馈放大器的作用是稳定和线性化光输出LED的。然后输出光电二极管转换稳定的线性发光二极管输出电流然后可以被另一个放大器。图a说明了使用HCNR200/201光耦。除了光耦,需要两个外部运算放大器和两个电阻器。这个简单的电路实际上有点太简单了在实际电路中是正确的,但对于说明基本隔离放大器电路的工作原理(a不需要更多的元件和电路更换制作一个实用的电路,如图所示12b条)。

基本电路的操作不能立即进行从图a中可以明显看出,尤其是放大电路的输入部分。简言之,放大器A1调节LED电流(如果),因此电流在PD1(IPD1)中,将其“+”输入端保持在0 V例如,增加输入电压将倾向于增加A1以上“+”输入端子的电压0 V.A1放大,导致增加以及IPD1。因为PD1的连接方式,PD1将把运算放大器的“+”端子向后拉地面。如果直至其“+”术语nal回到0 V。假设A1是一个完美的运算放大器,没有电流流入A1的输入端;因此流过R1的电流将流过PD1。自从A1的“+”输入为0 V,电流通过R1,并且因此,IPD1也等于VIN/R1。实际上,放大器A1调节以便d511ddf2-6a05-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

注意,IPD1只取决于输入电压和R1的值与光输出无关LED的特性。作为光输出LED随温度变化,放大器A1调节在PD1中补偿并保持恒定电流。还要注意,IPD1与车辆识别号成正比,给出输入电压和光电二极管电流。输入光功率与光电二极管的输出电流是线性的。那里——因此,通过稳定和线性化IPD1,光输出LED也被稳定和线性化。从光明开始从两个光电二极管上的发光二极管,IPD2将稳定了。包装的物理结构决定了落在两个光电二极管上的相对光量因此,光电二极管电流的比率。这个随着时间和温度的变化,运行非常稳定真正的。光电二极管的电流比可以表示为常数K,其中d511ddf3-6a05-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

放大器A2和电阻器R2形成反阻am——将IPD2转换回电压VOUT的plifier,其中d511ddf4-6a05-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

综合以上三个方程,得出输出电压与输入电压的关系式d511ddf5-6a05-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

因此,车辆识别号和VOUT之间的关系是标准,线性,与光输出无关LED的特性。基本隔离的增益放大器电路可以简单地通过调节R2与R1之比。参数K(称为K3在电子领域cal规格)可以被认为是光耦和在数据表中指定。记住,图12a中的电路是按顺序简化的解释电路的基本操作。一个实用的电路,更像图12b,需要一些额外的组件用于稳定电路的输入部分,以限制LED电流,或优化电路性能。例子应用电路将在后面的数据中讨论工作表。

应用电路示例

图所示的电路是高速低成本的设计用于开关电源反馈通路的电路。此应用程序需要良好的带宽、低成本和稳定增益,但不要求非常高的精度。这个电路就是一个很好的例子如何权衡精确性以达到带宽和成本的提高。电路有一个带宽约1.5mhz,增益特性稳定——需要很少的外部组件。尽管乍一看可能不是这样,电路图的电路与图-ure 12a。放大器A1由Q1、Q2、R3和R4组成,放大器A2由Q3、Q4、R5、R6和R7组成。电路也以同样的方式工作;唯一的不同之处在于放大器A1和A2的性能。低增益、高输入电流和高偏移电压影响电路的精度,但不影响它的运作方式。因为基本的电路操作在没有改变的情况下,电路仍具有良好的增益稳定性。这个允许使用分立晶体管代替运算放大器权衡精度以获得良好频带的设计宽度和获得低成本的稳定性。为了更详细地了解电路,R1是选择此选项可在额定输入工作电压lowing方程:d511ddf6-6a05-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png其中K1(即IPD1/IF)光耦的0.5%。然后选择R2以实现所需的输出根据方程,d511ddf7-6a05-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

R4和R6的目的是提高输入和输出电路的响应(即稳定性)降低本地环路增益。R3和R5被选择为提供足够的电流驱动第2和第4季度的底座。选择R7,使Q4的运行速度大致相同集电极电流为Q2。下一个电路,如图所示,是为了实现以合理的成本获得尽可能高的精度。这个电路精度高,动态范围宽通过使用低成本的精密运算放大器低输入偏置电流和偏置电压通过光耦的性能。电路已关闭在输入和输出电压为1毫伏至10伏。电路的工作方式与其他电路相同。这个唯一的主要区别是两种补偿能力TOR和额外的LED驱动电路。在高速中上面讨论的电路,输入和输出电路是通过减少输入的本地环路增益来稳定以及输出电路。因为减少循环增益会降低电路的精度替代C1和C2的SISA电容器用于改进电路稳定性。这些电容器也限制了带宽把电路的频率降低到10千赫左右通过降低电路的带宽而产生的输出噪声更进一步。附加的LED驱动电路(Q1和R3到R6)有助于保持整个输入电压范围内的电路。没有这些元件,LED的跨导驱动器在低输入电压和LED下会降低海流。这将降低输入的环路增益电路,降低电路精度和带宽。D1前期将过大的反向电压从施加到当LED完全熄灭时。无需对电路进行偏移调整;增益只需调整50千欧就可以调整到统一是R2的一部分的电位计。任何OP-97类型的opamp都可以在电路中使用,例如线性技术或模拟设备的AD705,两者都提供pA偏置电流,μV偏置电压而且成本低。运算放大器和光电二极管用开尔文连接在电路中有助于确保电路准确性的连接。

接下来的两个电路说明了HCNR200/201如何与双极输入信号一起使用。隔离放大器在图18中是电路的实际实现如图b所示。它使用两个光耦,OC1和OC2;OC1处理输入信号的正部分nal和OC2处理负的部分。二极管D1和D2通过在正极和输入信号的负部分。例如,当输入信号为正,光耦OC1在OC2关闭。然而,控制OC2的放大器由D2保持激活,允许它打开OC2更多rap——当输入信号变为负值时,将空闲,从而减少交叉失真。平衡控制R1调整位置的相对增益输入信号的有效部分和负部分,增益控制trol R7调节隔离放大器的总增益,电容器C1-C3提供补偿以稳定放大器。

图所示的最终电路将双极隔离仅使用一个光耦产生模拟信号两个输出信号:与输入信号和数字信号的幅度响应输入信号的符号。这个电路是特别适用于输出该电路将应用于模拟到数字转换器。这种电路的主要优点是良好的线性和偏移,仅需一次增益调整无抵销或余额调整。为了实现双极性信号的高线性度无论是积极的还是消极的负输入极性。这个电路达到了很好的效果单光耦单输入线性度电阻器,保证两个位置的相同增益输入信号的正负极性。这个两个极性的增益精确匹配要多得多当使用单独的组件时很难获得对于不同的输入极性,例如电路。图中的电路实际上与上一个电路。如上所述,只有一个光耦使用。因为光电二极管可以在只有一个方向,两个二极管(D1和D2)用于将输入电流转到输入光电二极管PD1,允许双极输入电流。通常二极管的正向电压降引起严重的线性或精度问题。然而,另外一个放大器用于提供适当的到其他放大器的偏移电压,正好抵消二极管电压下降以保持电路精度。二极管D3和D4执行两种不同的功能二极管使其各自的放大器保持激活输入信号极性的凹痕(如前一个电路它们还向PD1提供反馈信号从而消除二极管D1和D2的电压降。比较器或额外的运算放大器都可以用来检测输入信号的极性并驱动一个悬挂式数字光耦,如6N139。也可以将此电路转换为全双极型使用输出的电路(带有双极输出信号)驱动一些CMOS开关来切换PD2的极性取决于输入极性信号,获得双极输出电压摆动。

HCNR200/201香料型号图是HCNR200/201高线性光耦。宏模型准确地反映了HCNR200/201应便于设计和理解使用HCNR200/201光电元件的电路车钩。



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