电流检测电路

光电导模式下的电流检测电路设计

HCNR200工作在光电导模式下的检测电流电路如图2所示，信号为正极性输入，正极性输出。隔离电路中，R1调节初级运放输入偏置电流的大小，C1起反馈作用，同时滤除了电路中的毛刺信号，避免HCNR200的铝砷化镓发光二极管LED受到意外的冲击 。但是随着频率的提高，阻抗将变小， HCNR200的初级电流增大，增益随之变大，因而C1的引入对通道在高频时的通道增益有一定影响，虽然减小C1的值可以拓展带宽，但是这样会影响初级运放的增益，同时，初级运放输出的较大毛刺信号不易被滤除 。R3可以控制LED的发光强度，从而对控制通道增益起了一定作用。

光电压模式下的电流检测电路设计

HCNR200工作在光电压模式下的检测电流电路如图3所示，信号为正极性输入，正极性输出。R1、R2、R3、C1的作用与在光电导模式下作用基本相同。放大器A1调节电流If 。当输入电压Vin增加时，I1增加，同时放大器A1"+"输入端电压增加，促使电流If增加。由于D1与D2之间的联系，I1就会把"+"输入端电压重新拉回0V，形成负反馈。如果放大器A1的输入电流很小，那么流经R1的电流就为：Vin / R1＝I1 。显而易见，I1与Vin之间是线性比例关系。I1稳定线性变化，If也稳定线性变化。因为D3受到D1光照，I2也跟着稳定线性变化。放大器A2和电阻R2将I2转化成电压VOut=I2 R2 。

图2　光电导模式下的电流检测电路（略）
图3　光电压模式下的电流检测电路（略）
图4　驱动级等效电路（略）

运放的选择

HCNR200/201是电流驱动,其LED的工作电流要求为 1~ 20mA，因此运放A1的驱动电流也必须可以达到20mA，能达到这种输出电流能力的运放一般其输出级为双极型，因此选双极型运放较合适。同时，根据输入电压范围，也要求运放有相应的共模输入和输出能力。本设计电路采用单电源供电HA17324集成运放,其输龅缌骺纱?0mA。
电阻R1、R2、R3的选择

下面将以在光电导模式下电阻的选择加以讨论。
A1组成驱动级的等效电路如图4所示。图中Rf 是等效反馈电阻。该等效电路是典型的同相型放大器，故 U+ =U-，且 U+ =Vin,则Vin =U+ =U-。
由图 2显见：
I f ＝ (Vo1－VD1) / R2 (1)
式中　 VD 1为 D1的正向压降。
由图4显见：
If ＝ U- / R1
因为 If ＝ 0.005I1 ，所以
(Vo1－VD 1) / R2 ＝ 200U- / R3
将式 ( 1 )代入上式
（Vo1－VD 1）/ R2 ＝ 200 Vin / R1 ，则
Vo1－VD 1 ＝ 200 Vin R2 / R1
令 R1＝200R2 ，则
Vo1=Vin +VD1 (2)
因为R2 =（Vo1－VD1）/ I1
将式 ( 2 )代入上式
R2=Vin / I1
R3的估算：
由图 2得
Vout ＝I2 R2
由图 2及式 ( 1)得
Vin = I1 R1
因为是线性光耦合器模拟信号隔离电路，所以令
Vout = Vin,则
I2 R2 = I1 R1
又因为 K3 = I2 / I1 = 1,所以 R2= R1。
由于器件参数的离散性， I1 近似等于 0.005 If ，K3 = I2 / I1≈ 1所以 R1、R2、R3尚需在估算值附近调整， 力求获得最佳线性度。
例如，本设计中，Vin＝0 ～ 10V， Vcc1=Vcc2=15V。
R1＝Vin / I1＝10 / (20 10－3 0.005)＝100 103
R2＝R1＝100 103
R3＝R1 0.005＝500 ，但经调节后，最佳线性度时为220 。