《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高壓隔離線性光耦放大電路設(shè)計
摘要: 該電路對各路信號進行放大,、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算機系統(tǒng)隔離開來,,使計算機系統(tǒng)避免測量通道部分較高電壓的危害,,對信號放大的線性度也很好,。
Abstract:
Key words :

        該電路對各路信號進行放大,、校正,供A/D轉(zhuǎn)換使用,。我們采用線性光耦放大電路,。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算機系統(tǒng)隔離開來,,使計算機系統(tǒng)避免測量通道部分較高電壓的危害,,對信號放大的線性度也很好。

        多路輸入和信號調(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,。

 多路輸入和信號調(diào)理電路如圖

        U1構(gòu)成一個負反饋放大器,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是個獨立電源,用于U1和TIL300的輸入部分,;±12V也是個獨立電源,,用于U3和TIL300的輸出部分。這兩個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,。

         實際運行表明,,該電路整修系統(tǒng)運行狀況良好。

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