作為光耦合器家族中的成員之一，HCNR200型號(hào)的光耦在很多通訊電路系統(tǒng)中都擔(dān)任著重要作用。此前我們?cè)?jīng)就這一光耦合器的工作原理進(jìn)行過(guò)簡(jiǎn)要分析，在今天的文章中，我們將會(huì)為大家分享兩種基于HCNR200光耦合器的電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案，希望能夠通過(guò)本文的分享，對(duì)各位工程師的設(shè)計(jì)研發(fā)工作帶來(lái)一定幫助。

光電導(dǎo)模式中的電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案

在光電導(dǎo)工作模式下，我們所設(shè)計(jì)的這一基于光耦合器HCNR200的電流檢測(cè)電路如下圖圖1所示。從下圖中我們可以看到，在這一電流檢測(cè)電路系統(tǒng)中，信號(hào)為正極性輸入，正極性輸出。在該系統(tǒng)的隔離電路中，R1調(diào)節(jié)初級(jí)運(yùn)算放大器的輸入偏置電流的大小，C1起反饋?zhàn)饔?，同時(shí)濾除了電路中的毛刺信號(hào)，可以避免HCNR200中脆弱的LED受到意外沖擊。

圖1 光電導(dǎo)模式下的電流檢測(cè)電路

但是，這一電流檢測(cè)電路也有一個(gè)缺陷，那就是當(dāng)隨著頻率的提高，阻抗將變小，通過(guò)光耦合器HCNR200的初級(jí)電流增大，增益隨之變大，因而，C1的引入對(duì)通道在高頻時(shí)的增益有一定影響。雖然減小C1的值可以拓展帶寬，但是會(huì)影響初級(jí)運(yùn)算放大器的增益，同時(shí)，初級(jí)運(yùn)算放大器輸出的較大毛刺信號(hào)不易被濾除，這是需要重點(diǎn)注意的。而電阻R3在該電路系統(tǒng)中可以控制LED的發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)控制通道增益會(huì)起一定作用。

光電壓模式中的電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案

在光電壓工作模式下，我們所設(shè)計(jì)的這一基于光耦合器HCNR200的電流檢測(cè)檢電路，如下圖圖2所示。從圖2中我們可以看到，在這一電流檢測(cè)電路系統(tǒng)中，信號(hào)為正極性輸入，正極性輸出。R1、R2、R3、C1的作用與在光電導(dǎo)模式下的作用基本相同。此時(shí)，放大器A1調(diào)節(jié)電流If。當(dāng)輸入電壓Vin增加時(shí)，I1也同時(shí)會(huì)增加，放大器A1“+”輸入端電壓增加，促使電流If增加。由于D1與D2之間的聯(lián)系，I1就會(huì)把“+”輸入端電壓重新拉回0V，形成負(fù)反饋。

在光電壓工作模式下，這一電流檢測(cè)電路的放大器A1如果出現(xiàn)輸入電流很小的情況，那么流經(jīng)R1的電流就可以計(jì)算為Vin/R1=I1。顯而易見(jiàn)，此時(shí)I1與Vin之間是線性比例關(guān)系。I1穩(wěn)定線性變化，If也穩(wěn)定線性變化。因?yàn)镈3受到D1光照，I2也跟著穩(wěn)定線性變化。放大器A2和電阻R2將I2轉(zhuǎn)化成電壓VOut=I2×R2。

圖2 光電壓模式下的電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

在本文所設(shè)計(jì)的基于光耦合器HCNR200的電流檢測(cè)電路中，由于我們所選擇的線性光耦合器是一種電流驅(qū)動(dòng)型器件，其LED的工作電流為1mA～20mA，因此，運(yùn)算放大器A1的驅(qū)動(dòng)電流也必須達(dá)到20mA，才能維持電流檢測(cè)電路的正常工作。而能達(dá)到這種輸出電流能力的運(yùn)算放大器輸出級(jí)一般為雙極型，因此，在光電壓、光電導(dǎo)模式下所設(shè)計(jì)的這兩種電流檢測(cè)電路，實(shí)際應(yīng)用是選擇雙極型運(yùn)算放大器較合適。同時(shí)，根據(jù)輸入電壓范圍，也要求運(yùn)算放大器有相應(yīng)的共模輸入和輸出能力。本設(shè)計(jì)電路采用單電源供電的HA17324集成運(yùn)算放大器，其輸出電流可達(dá)40mA，能夠滿足多種電路設(shè)計(jì)的需要。