CN203299258U - 一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路，高线性模拟光电耦合器的输入端通过第一电阻连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的反向输入端连接高线性模拟光电耦合器的输出端；还包括一端连接第一运算放大器的反向输入端，另一端接电压地的第二电阻；高线性模拟光电耦合器的输出端连接有电流电压转换电路。适用于需要线性采样的任何场合，可以单独采样正负电压，也可以同时采样。同时采样时不需要新做独立电源，可有效降低成本，减小故障率，提高操作精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测正负电压的电路，具体是一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路。
背景技术
光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。
对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率与电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压
的应用电路。该电路可以单独采样正负电压，也可以同时采样，同时采样时不需要新做独立电源。
本实用新型的技术方案如下：
一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路，包括高线性模拟光电耦合器，其特征在于：还包括第一运算放大器，高线性模拟光电耦合器的输入端通过第一电阻连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的反向输入端连接高线性模拟光电耦合器的输出端；还包括一端连接第一运算放大器的反向输入端，另一端接电压地的第二电阻；高线性模拟光电耦合器的输出端连接有电流电压转换电路。
所述的电流电压转换电路包括由第二运算放大器组成的电压跟随器，并且在高线性模拟光电耦合器的输出端与第二运算放大器的同相输入端之间连接有作为限流电阻的第三电阻，在高线性模拟光电耦合器的输出端与第二运算放大器的电源端之间连接有第四电阻。
所述的高线性模拟光电耦合器为HCNR200或者HCNR201。
本实用新型的积极效果在于：本实用新型使用线形光耦模拟信号隔离。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。
本实用新型适用于需要线性采样的任何场合，可以单独采样正负电压，也可以同时采样。同时采样时不需要新做独立电源，可有效降低成本，减小故障率，提高操作精度。
附图说明
图1是作为实施例的正电压检测电路。
图2是作为实施例的负电压检测电路。
图3是与图1所示检测电路配套使用的负电压检测电路。
图4是与图2所示检测电路配套使用的正电压检测电路。
具体实施方式
本实用新型包括高线性模拟光电耦合器，比如HCNR200或者HCNR201，还包括第一运算放大器，高线性模拟光电耦合器的输入端通过作为限流电阻的第一电阻连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的反向输入端连接高线性模拟光电耦合器的输出端，第一运算放大器的同向输入端用于接收采样电压，还包括一端连接第一运算放大器的反向输入端，另一端接电压地的第二电阻。高线性模拟光电耦合器的输出端连接有电流电压转换电路。
所述的电流电压转换电路包括由第二运算放大器组成的电压跟随器，并且在高线性模拟光电耦合器的输出端与第二运算放大器的同相输入端之间连接有作为限流电阻的第三电阻，在高线性模拟光电耦合器的输出端与第二运算放大器的电源端之间连接有第四电阻。
下面结合具体实施例和附图进一步说明本实用新型。
图1所示电路中，第一运算放大器为U6A，第一电阻为R8，第二电阻为R6，第三电阻为R5，第四电阻为R7，第二运算放大器为U7A。
图2所示电路中，第一运算放大器为U2A，第一电阻为R1，第二电阻为R2，第三电阻为R4，第四电阻为R3，第二运算放大器为U3A。
图3所示电路中，第一运算放大器为U16A，第一电阻为R11，第二电阻为R12，第三电阻为R10，第四电阻为R9，第二运算放大器为U13A。
图1所示电路中，第一运算放大器为U20A，第一电阻为R13，第二电阻为R14，第三电阻为R16，第四电阻为R15，第二运算放大器为U21A。
图2、图3和图4所示电路的共同特性是：整个系统需要“正-0-负”和“正-负”两组电源，其中反馈电路与线性光耦的发光管采用“正-0-负”电源，输出采用“正-负”电源。多个电路可组合同时使用，不需要增加其他独立电源就可正常工作。三个电路都采用运放、电阻与线性光耦的接受管构成反馈。三个电路的输出部分一致，都可以连接运放构成电压跟随器或者放大器等电路，也可以直接连接其他电路。三个电路都采用线性光耦来实现隔离采样。线性光耦可以是HCNR200、HCNR300也可以使其他品牌的线性光耦。三个电路的放大倍数都是由K3和运放负输入连接电阻和线性光耦5脚连接电阻确定，匹配计算方法也一致。三个电路的输入都是以“正-0-负”的0电压为参考。0电压与有效电压都是接在反馈运放的正输入、通过电阻接负输入之间。
相对于0V有+ 5V、- 5V的正负电源，现在需要通过线性光耦检测+ 5V、- 5V供后续电路使用，现在线性光耦常用电路如图1所示，可以检测0与+5V的电压。当同时检测0V与-5V之间电压时，可以根据图1扩展，有以下两种方法可以实现：（1）、检测0V与+5V时：0V相当于V2负极，+5V相当于V2正极。检测0V与-5V时：-5V相当于V2负极，0V相当于V2正极。采用两套相同的电路可以同时检测正负电源。这样一来，后面运放U6A的电源总是相对于V2的负极相对于，两套电路的V2负极不一样，所以必须设计独立的电源来让这两套电路正常工作，这无疑带来了成本的增加和故障点的增多。（2）、鉴于（1）中需要独立电源的问题，也可以把V2的负极固定连接-5V，分别检测-5V～0V和-5～+5V之间的电压，最后吧-5V～+5V之间的电压减去-5V～0V之间的电压就是0V～+5V之间的电压。这样在不增加独立电源的情况下可以实现正负电压的同时检测。（3）、采用本实用新型的图3电路与图1电路电路配合，可实现正负电压的同时检测，不需要增加独立的电源，不需要其他后续处理，两套电路配置相同，能够满足所需功能。
采用图4所示电路来检测0V～+5V之间的电压，采用图2所示电路来检测-5V～0V之间的电压，电路有更高的精度。
表1列出了检测实测测量的一些对比数据。
表1
| 电压 电路 | 图1电路(V)+ | 图2电路(V)- | 图3电路(V)- | 图4电路(V)+ |
| ± 0.5V | 0.496 | 0.503 | 0.496 | 0.504 |
| ± 1V | 0.991 | 0.998 | 0.991 | 0.999 |
| ± 1.5V | 1.486 | 1.493 | 1.486 | 1.494 |
| ± 2V | 1.981 | 1.988 | 1.981 | 1.989 |
| ± 2.5V | 2.476 | 2.483 | 2.476 | 2.484 |
| ± 3V | 2.971 | 2.978 | 2.971 | 2.979 |
| ± 3.5V | 3.466 | 3.473 | 3.466 | 3.474 |
| ± 4V | 3.961 | 3.968 | 3.961 | 3.969 |
| ± 4.5V | 4.456 | 4.463 | 4.456 | 4.464 |
| ± 5V | 4.951 | 4.958 | 4.951 | 4.959 |
| ± 5.5V | 5.445 | 5.454 | 5.446 | 5.454 |
| ± 6V | 5.940 | 5.949 | 5.941 | 5.949 |
| ± 6.5V | 6.435 | 6.444 | 6.436 | 6.444 |
| ± 7V | 6.930 | 6.939 | 6.931 | 6.939 |
| ± 7.5V | 7.425 | 7.434 | 7.426 | 7.434 |
| ± 8V | 7.920 | 7.929 | 7.921 | 7.929 |
| ± 8.5V | 8.247 | 8.424 | 8.416 | 8.424 |
| ± 9V | 8.247 | 8.919 | 8.919 | 8.919 |
| ± 9.5V | 8.247 | 9.340 | 9.406 | 9.414 |
| ± 10V | 8.247 | 9.344 | 9.901 | 9.909 |
由表1测试数据可以看出，（1）、图2与图4电路配合比图1与图3电路配合具有更高的精度。推荐电路精度约为0.85%，常用电路精度约为1%，相对提高了0.15% ；在要求更高的场合，使用HCNR201代替HCNR200，HCNR201比HCNR200具有更高的线性度，在外围器件误差一定的情况下，推荐电路能够获得更高的精度。（2）图1电路在输入8.5V以上的电压时，输出不再变化，说明其输入范围小。使用本实用新型的图2电路、图3电路和图4电路电路，可以有效地提高输入范围。
Claims (3)
1.一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路，包括高线性模拟光电耦合器，其特征在于：还包括第一运算放大器，高线性模拟光电耦合器的输入端通过第一电阻连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的反向输入端连接高线性模拟光电耦合器的输出端；还包括一端连接第一运算放大器的反向输入端，另一端接电压地的第二电阻；高线性模拟光电耦合器的输出端连接有电流电压转换电路。
2.如权利要求1所述的利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路，其特征在于：所述的电流电压转换电路包括由第二运算放大器组成的电压跟随器，并且在高线性模拟光电耦合器的输出端与第二运算放大器的同相输入端之间连接有作为限流电阻的第三电阻，在高线性模拟光电耦合器的输出端与第二运算放大器的电源端之间连接有第四电阻。
3.如权利要求1或2所述的利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路，其特征在于：所述的高线性模拟光电耦合器为HCNR200或者HCNR201。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN2013203362698U CN203299258U (zh) | 2013-06-09 | 2013-06-09 | 一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN2013203362698U CN203299258U (zh) | 2013-06-09 | 2013-06-09 | 一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN203299258U true CN203299258U (zh) | 2013-11-20 |
Family
ID=49575263
Family Applications (1)
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| CN2013203362698U Expired - Lifetime CN203299258U (zh) | 2013-06-09 | 2013-06-09 | 一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104034956A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-10 | 杭州电子科技大学 | 一种正负电压测量电路 |
| CN104767484A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-07-08 | 广西比迪光电科技工程有限责任公司 | 一种在线检测太阳能电池组件电压的装置 |
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2013
- 2013-06-09 CN CN2013203362698U patent/CN203299258U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN104034956A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-10 | 杭州电子科技大学 | 一种正负电压测量电路 |
| CN104034956B (zh) * | 2014-05-30 | 2017-02-15 | 杭州电子科技大学 | 一种正负电压测量电路 |
| CN104767484A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-07-08 | 广西比迪光电科技工程有限责任公司 | 一种在线检测太阳能电池组件电压的装置 |
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