一種實用的線性隔離檢測電路摘要:提出一種有隔離功能并且可以用來檢測反饋直流電壓、電流信號的電路,此電路可以代替精密線性光耦合器TIL300。在此基礎上進行了實驗,實驗結果證明了此電路具有結構簡單、精度高、線性度好、價格便宜的優點。 A Practical Detecting Circuit for Linear Isolation Abstract: A new type of detecting circuit is introduced and analyzed in this paper which can be used to replace the precision linear photoelectric isolator TIL300 in isolating DC voltage or DC current situations. The experiment proves that the circuit offers many virtues such as simple structure, high precision, fine linearity and low? cost. Keywords: isolation amplifier, photoelectric isolator 中圖法分類號:TN86文獻標識碼:A文章編號:0219?2713(2000)11?600?03 1引言隨著電源技術的發展,電力系統、通信系統中越來越廣泛地使用開關電源、UPS等電源設備。這些設備無一例外地要檢測主電路的電壓、電流信號。檢測電路是主電路與控制電路的接口,是電源設備必不可少的一個重要組成部分。檢測電路必須滿足如下幾方面的要求: (1)要有很高的精度和線性度。現代電源為了達到很高的穩壓穩流精度并具有很好的動態響應特性,大多都引入電壓電流參與系統的反饋控制。檢測電路的精度和線性度,在某種程度上決定了整個電源的輸出精度和穩定性。 (2)必須具有隔離功能。大多數電源的主電路和控制電路之間在電氣上相互絕緣。否則電源會由于主電路對控制電路的干擾而不能正常工作,甚至會危及調試人員的人身安全。 目前,市場上有許多隔離傳感器供用戶使用,如隔離放大器(TPS5904,AD202)、電壓霍爾、電流霍爾等。在上述器件中,AD202、霍爾元件有性能好、可靠性高、測量精確、應用范圍廣的優點。但它昂貴的價格卻使大多數使用者望而卻步,TPS5904雖然價格比較便宜,但相對來講,線性度較差。只有TI公司的TIL300精密線性光耦,可以很精確地檢測直流信號,隔離效果好,價格又便宜。因此,許多設計人員在選擇器件時都偏重于選擇TIL300作為檢測、反饋直流電壓、電流用的檢測元件。 但是,隨著TIL300生產線的停產,以前使用TIL300的用戶不得不選擇其它器件,而目前電子元器件市場上又沒有其它價格、性能可與TIL300相媲美的元件,這就給使用者帶來很大不便。本文基于此現狀,提出了一種可以代替TIL300的檢測電路。該電路使用普通光耦,應用反饋控制原理,具有價格便宜,線性度好的特點,在一定程度上可以替代原有的TIL300。 2TIL300簡介[1] TIL300精密線性光耦的內部結構如圖1所示。 TIL300精密線性光耦合器是由一個紅外光LED照射分叉配置的一個隔離反饋光二極管和一個輸出光二極管組成,反饋光二極管吸收LED光通量的一部分而產生控制信號,該控制信號可通過一個調節電路來調節LED的驅動電流,最終使得LED發出的光通量滿足輸入信號和反饋信號相等。TIL300精密線性光耦合器是以電流方式工作的,在一定輸入電流范圍內,它的電流傳輸比保持不變,此時輸出光二極管產生的電流信號與反饋光二極管產生的電流信號成線性比例,所以輸出信號與輸入信號成一定的線性比例關系。 圖1TIL300結構示意圖 3檢測電路 3.1電路結構 本文提出的檢測電路如圖2所示。 檢測電路主要由兩個普通光電耦合器、兩個運放和電阻、電容構成。兩個光電耦合器可以起到TIL300中隔離反饋光二極管和輸出光二極管的作用。其中一個用作輸出,另一個作為反饋,反饋是用來補償發光二極管時間、溫度特性的非線性。為了保證輸出光二極管產生的輸出信號與LED發出的伺服光通量呈線性比例,在選擇器件時,兩個光耦合器的特性應盡量保持一致。輸出端所接的電壓跟隨器是為了保證輸出電壓的穩定性。 3.2工作原理分析 由圖2可知:輸出電流、輸出電壓的表達式分別為: I3=k3I1(1) UO=R3I3=k3R3I1(2) 反饋電流為:I2=k2I1(3) 式(1)、(2)、(3)中k3、k2分別為電路中兩個光耦的電流傳輸比(非線性)。兩個光耦的特性近似一致,可認為k2=k3,也即I2=I3。 此電路的工作原理如下: 在檢測電路調節過程中,Ui有兩種變化趨勢,當輸入電壓Ui升高時,有Ui>R2I2,導致運放輸出端電壓升高,通過發光二極管的電流I1也隨之增大,由于I2=k2I1,I3=kI1,I2、I3也增大,最終調節的結果是Ub=Ua=Ui,又因為I2=I3,因此輸出電壓UO與輸入電壓Ui相等,UO隨著Ui的增大而線性增大。 反之,當輸入電壓Ui降低時,運放輸出端電壓降低,通過發光二極管的電流I1也隨之減小,與上類似,輸出電壓UO=R2I2也隨輸入電壓Ui的降低成比例地減小。 光耦的選擇對電路的影響非常大,當光耦選擇不適當時,k2與k3之間的差別比較大,但若此時k2與k3的變化是隨著通過光耦電流的大小變化成比例的,即:k2=αk3,如果α為常量,輸出電壓與輸入電壓仍然保持線性關系,檢測電路仍然能正常工作。但在一般情況下,α不是常量,導致檢測電路的輸出與輸入電壓不是線性關系,輸出電壓不會隨著輸入電壓的變化而線性變化[2]。此時檢測電路就不能正常工作。為了避免這種情況,應盡量選用特性一致的光耦。 4實驗結果及其分析 根據所設計的檢測電路進行實驗,實驗時,調節輸入電壓Ui的大小,并檢測與之對應的輸出電壓UO的大小,實驗結果如表1(a)所示。為了進行對比,同時測出沒有反饋的光耦的輸入與輸出電壓關系,并列在表1(b)。根據表1中(a)、(b)的數據分別繪出檢測電路與單個光耦的傳輸特性,分別如圖3(a)、(b)所示。 表1檢測電路與單個光耦的傳輸特性
由表1可知,在一定范圍內,檢測電路的輸出電壓與輸入電壓是成正比地變化的。輸出與輸入電壓的比例系數幾乎保持不變。表1(a)中最后一行的比例變化比較大,之所以有如此大的變化,是因為此時光耦的輸出電流已經達到了飽和值,無論怎樣增加輸入電流,輸出電流都不會有大的改變[3]。圖3(a)也能 圖2檢測電路構成 圖3檢測電路與單個光耦的輸入輸出特性 (a)檢測電路的傳輸特性(b)單個光耦的傳輸特性 很清楚地看出檢測電路中輸出與輸入電壓的比例關系是線性的。而表1(b)中的數據則表明單個光耦隔離時輸出電壓與輸入電壓之間的關系比較復雜,只有在中間一部分有近似的線性關系。圖3(b)也表明了單個光耦的輸出輸入關系是非線性的。 由圖3(a)和表1(a)可知,檢測電路的輸出可以很好地跟隨輸入電壓的變化,并且實現了輸入與輸出之間的隔離,精度較高,線性度較好(<1% ), 在 要 求 不 是 很 精 確 的 情 況 下 , 可 以 選 用 此 檢 測 電 路 來 檢 測 、 反 饋 主 電 路 的 電 壓 、 電 流 信 號 。 5結語 根據目前電子產品市場的變動,本文提出了一種檢測電路,此電路具有隔離功能,并且隔離后的輸出電壓與輸入電壓成正比。因此這種檢測電路可用于檢測需要隔離的電壓、電流信號。此電路可代替原有的TIL300。實驗結果證明該檢測電路的可行性。此電路具有結構簡單、價格便宜、精度高、線性度好的特點,可廣泛用于對精度要求不是很高、需要隔離并檢測、反饋電壓、電流信號的領域,如電力、化工、通信、冶金等行業。 參考文獻 1TIL300精密線性光耦合器數據手冊.武漢力源電子股份有限公司,1998年 2何金茂.數字電子技術導論.陜西科學技術出版社.1997 3史平君等.電源元器件實用資料匯編.陜西省電源學會.1998 |
一種實用的線性隔離檢測電路
- 電路(169073)
- 檢測(90660)
相關推薦
線性光電隔離電子電路的設計
光電隔離是數據采集和控制系統抗干擾的一項重要措施,由于光電耦合器件的非線性,對模擬量的光電隔離會帶來較大信號失真。為了提高光電隔離電路的線性度,采用負反饋方法把光耦器件的輸出電流反饋輸入端。進行光電隔離電路的靜態特性試驗。
2014-09-09 15:21:413403
一秒鐘教你區分線性光耦和非線性光耦。
超毅電子工程師教你一秒鐘教你區分線性光耦和非線性光耦。常用光耦一般有以下兩種: 1、線性光耦 線性光耦是一種用于模擬信號隔離的光耦器件,和普通光耦一樣,線性光耦真正隔離的是電流。線性光耦能夠保護被
2014-08-21 16:37:16
一種基于ATtiny13的模擬量隔離采集電路介紹
。隔離放大器,精度很好,但成本高;電磁隔離,設備體積較大,精度較差。光電隔離技術是一種非常有效的抗干擾手段。光耦作為常見的光電隔離器件,主要用于數字量隔離傳輸。如果使用光耦傳輸模擬量,那么要求光耦的非線性度
2019-07-16 06:00:16
一種基于BESSEL帶通濾波器和AD8302芯片的幅相檢測電路設計
,這種電路設計更是有著重要的意義。本文設計了一種基于BESSEL 帶通濾波器和AD8302 芯片 [1] 的幅相檢測電路,并對四階BESSEL 帶通濾波器進行 了仿真,在仿真的基礎上分析了AD8302 芯片的檢測原理和對結果的分析。
2019-07-18 07:00:11
一種基于圖像平移的目標檢測框架
1、摘要近年來,在深度卷積神經網絡(CNNs)的幫助下,圖像和視頻監控在智能交通系統(ITS)中取得了長足的進展。作為一種先進的感知方法,智能交通系統對視頻監控中每一幀感興趣的目標進行檢測是其廣泛
2021-08-31 07:43:19
一種實用的線性隔離檢測電路
2012-08-16 09:37:13
一種常見的線性電源(AC-DC)的整體框架
一、線性電源(AC/DC)是先將交流電經過變壓器降低電壓賦值,在經過整流電路整流后,得到脈動的直流電,后經過濾波電路得到帶有微小紋波電壓的直流電壓,最后要達到高精度的電壓,還必須經過穩壓電路進行穩壓。下圖是一種常見的線性電源(AC-DC)的整體框架,其中可以忽略其輸出負電壓的問題。...
2021-11-15 07:35:43
線性光耦hcnr201隔離電路的原理是什么?有什么注意事項?
hcnr201線性光耦隔離原理是什么?線性光耦hcnr201隔離電路的工作原理是什么?有什么注意事項?隔離電路在pt100電路中的應用及實驗分析是什么?
2021-05-13 07:23:17
LDFMPT-TR,是一種快速,極低壓降線性穩壓器
LDFMPT-TR,0.8V / 0.5A極低壓降穩壓器的典型應用電路。 LDFM是一種快速,極低壓降線性穩壓器,可在2.5V至16V的輸入電源電壓范圍內工作。它有固定和可調輸出電壓版本,從0.8V到12V
2019-08-09 08:50:22
PWM輸出及檢測電路
,這樣會導致PWM電壓的變化,MCU此時對PWM信號進行檢測。在檢測時做相應的隔離。請各位幫忙看一下,設計是否合理,普通的線性光耦是否就可以滿足要求,該電路還有哪些可改進的地方。
補充內容
2016-08-29 23:19:48
使用商用電流檢測變壓器設計一種可抗飽和的電路
應用抗變壓器飽和需求的電路。我們使用的模型為功率因數校正 (PFC) 拓撲。分析中將使用一種商用電流檢測變壓器,用于確定需要的參數,了解如何利用這種信息設計一種可抗飽和的電路。
2019-07-18 07:36:08
信號隔離電路
圖,要求掌握圖中單片機8031的引腳P1.0的狀態與電燈亮滅狀態的關系,以及4N40輸入端電阻的作用和計算方法。3.繼電器隔離也是一種常用的輸出方式,常用于驅動大型設備。在設計繼電器電路時,要考慮(1
2011-05-09 11:50:46
分享一種DTMF信號檢測器工程的應用方案
基于改進的ADALINE神經網絡的DTMF檢測算法基于改進的ADALINE神經網絡的DTMF解碼仿真結果分享一種DTMF信號檢測器工程的應用方案
2021-06-03 07:03:11
劑量儀積分非線性的一種快速軟件解決方法
針對劑量儀硬件電路積分非線性這一普遍現象,提出了一種軟件的方法解決硬件電路的非線性問題。該方法通過標準分段查詢,即建立約定真值與示值之間的對應數據表,再經過逆運算就可以得到測量值。通過實驗驗證,該
2010-05-06 08:58:14
如何去實現一種基于物聯網感知的家居人體健康狀況檢測系統設計
為什么要設計一種基于物聯網感知的家居人體健康狀況檢測系統?如何去實現一種基于物聯網感知的家居人體健康狀況檢測系統設計?
2021-10-20 06:23:04
如何設計一種基于BESSEL帶通濾波器和AD8302芯片的幅相檢測電路
本文設計了一種基 于BESSEL 帶通濾波器和AD8302 芯片 [1] 的幅相檢測電路,并對四階BESSEL 帶通濾波器進行 了仿真,在仿真的基礎上分析了AD8302 芯片的檢測原理和對結果的分析。
2021-04-20 06:41:35
如何設計一種基于DSP的車輛碰撞聲檢測裝置?
本文采用小波分析和模式識別方法分析車輛噪聲信號,設計了一種基于DSP的車輛碰撞聲檢測裝置,該裝置能有效檢測車輛碰撞事件,實現交通事故的自動識別。相對于已有交通事故檢測裝置具有識別率高、實時性強的優點,而且價格較低。
2021-05-12 06:32:52
學習:用線性光耦隔離模擬信號
1. 線形光耦介紹光隔離是一種很常用的信號隔離形式。常用光耦器件及其外圍電路組成。由于光耦電路簡單,在數字隔離電路或數據傳輸電路中常常用到,如UART協議的20mA電流環。對于模擬信號,光耦因為
2019-09-21 08:30:00
安華高高線性光耦-HCNR200/201
Vout=IPD2 R2,故有Vout/Vin=KR2/R1。 由此可見,其輸入與輸出呈一種線性關系,且其隔離放大器的增益可通過調整R2與R1的比值來實現。 在檢測電路中的應用 在某隨動檢測系統中
2014-06-13 14:09:02
模擬電路的隔離
--變送器。對于這兩種信號的隔離,在市面上都有相應的隔離產品。關于模擬隔離的一些基本情況,我們先介紹到這里,下一章我們將重點介紹數字電路的隔離,以及各大生產廠商常用數字隔離器的一些應用及選型標準。
2010-03-17 16:26:24
求一種基于嵌入式系統的隔離硬件設計
本文在對已有的防火墻技術及物理隔離技術進行分析的基礎上,提出了帶緩沖區的雙通道實時開關技術,通過該技術所設計出的網絡隔離器能滿足實時數據的傳輸,同時本文提出了一種物理隔離環境下數據安全轉發的技術構思,該方案使得網絡隔離器有很好的安全性能。
2021-04-25 07:58:51
求一種基于高速隔離芯片的高速串行隔離型ADC
本文研究設計了一種基于高速隔離芯片的高速串行隔離型ADC。該數字隔離型ADC頻帶寬,延時小,穩定性高并且電路結構簡單。利用FPGA作為控制器,很好地實現了模數轉換和隔離傳輸。
2021-05-08 06:14:31
求一種新的雙T型選頻網絡電路的設計方法
本文將介紹一種新型的PIN光探測器(光敏二極管)的光電檢測放大器設計方法。依照弱信號檢測理論,在電路設計時采取多項措施力圖提高信噪比。為了獲得良好的帶通濾波效果,本文還提出了一種新的雙T型選頻網絡電路的設計方法。從實測的結果來看,這種PIN光檢測放大器的設計取得了較為滿意的效果。
2021-04-23 07:15:43
求一種測量直流110V的電路
求一種測量直流110V的低功耗電路。如果單純的用電阻分壓的話,感覺功耗會有點大。之前想到用一種穩壓芯片,轉換成24V。但是110V轉換成24V,不是線性的,找不到輸出和輸入的關系。如果有大神有想法,懇請賜教。
2016-08-27 16:56:31
求助一種脈沖信號檢測電路?
請教大神:同時能檢測有源信號(如24V脈沖信號)和無源脈沖信號,接收端為5V單片機IO,我知道有源信號用光耦隔離后再接收,無源信號可以直接接收,但是怎樣能用一個電路實現兩種信號都可以接收呢?就是不管有源無源都可以接收。
2022-05-11 16:18:27
求助一種高低電平轉換電路?
求助一種電路,無論輸入高電平還是低電平,輸出總是低電平,我們用來檢測輸入的脈沖信號,因為脈沖信號有有源和無源區分,這涉及兩種檢測電路,但我們想把這兩種輸入合并處理成一種電路。求助各路大神。
2022-05-11 14:06:32
電壓檢測電路的設計
本帖最后由 wuwei006 于 2017-1-4 15:18 編輯
如下為我們設計的電壓檢測電路,電壓檢測范圍為0-12V之間,檢測電路用線性光耦做了隔離,希望能夠通過線性光耦兩側的比例
2017-01-04 15:18:48
簡析電量隔離傳感器的檢測系統
產品不論其性能還是功能,如非線性校正和小信號處理方面,模擬產品是不可比擬的。因此,電量隔離傳感器的數字化是一種必然趨勢。 2 電量隔離傳感器基本工作原理 由于電量隔離傳感器產品的被檢測對像主要是電流
2018-11-13 10:52:32
請問怎么設計一種無鎖相環的交流電壓全周期過零檢測電路?
怎么設計一種無鎖相環的交流電壓全周期過零檢測電路?無鎖相環電壓全周期過零檢測電路原理是什么?如何設置交流電壓全周期過零檢測電路系統仿真參數?
2021-04-14 06:41:47
請問怎樣去設計一種基于51單片機最小系統的土壤濕度檢測系統?
怎樣去設計一種基于51單片機最小系統的土壤濕度檢測系統的硬件電路?怎樣去設計一種基于51單片機最小系統的土壤濕度檢測系統的軟件部分?
2021-07-16 10:19:00
請問怎樣去設計一種基于STM32F469微控制器的機器學習面部檢測電路?
人臉識別硬件是什么?怎樣將人臉識別功能整合到嵌入式系統中去?怎樣去設計一種基于STM32F469微控制器的機器學習面部檢測電路?
2021-07-04 06:14:57
高精HCNR200模擬信號線性隔離放大器(內有電路圖片)
`高精HCNR200模擬信號線性隔離放大器(內有電路圖片)1、隔離放大器是什么! 隔離放大器是一種特殊的測量放大電路,其輸入、輸出和電源電路之間沒有直接電路耦合,即信號在傳輸過程中沒有公共的接地端
2019-12-08 15:45:27
評論
查看更多