高線性度模擬光電耦合器的性能及設(shè)計(jì)理念

高線性度模擬光耦合器提供滿足各種模擬隔離要求所需的多功能性。 對(duì)于高壓應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員來(lái)說，高線性度模擬光耦合器可以在非常高電壓和低電壓區(qū)域可靠地發(fā)送模擬信號(hào)而不會(huì)失真。 本文詳細(xì)研究了高線性度模擬光耦的內(nèi)部運(yùn)行和伺服控制機(jī)制。 還提供了應(yīng)用示例，范圍從電機(jī)控制電流檢測(cè)到過程控制中的傳統(tǒng)電流回路通信。


長(zhǎng)期以來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字光耦合器一直被用于滿足高壓應(yīng)用中的光隔離要求。 將數(shù)字光耦與信號(hào)處理電路結(jié)合可以滿足高壓隔離的需求，但這會(huì)使設(shè)計(jì)復(fù)雜化，不適用于需要模擬輸入和模擬輸出的應(yīng)用。 市場(chǎng)上的一些線性光耦合器確實(shí)提供模擬隔離，但它們不能提供必要的性能，例如線性度、增益精度和足夠高的工作絕緣電壓。 也可以考慮隔離放大器光耦合器，但設(shè)計(jì)人員必須考慮成本和性能之間的權(quán)衡。 

具有高線性度的模擬光耦合器非常適合在需要出色穩(wěn)定性、線性度和帶寬的各種應(yīng)用中隔離模擬信號(hào)。 優(yōu)化后的電路可以處理不同類型的信號(hào)，包括單極/雙極、AC/DC 和反相/反相。 某些應(yīng)用需要非常高的隔離電壓。 例如，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)高端電流傳感和相電流傳感應(yīng)用中，工作電壓可能高達(dá)1kV。 光耦合器需要專門設(shè)計(jì)以在如此惡劣的條件下工作。 以下示例使用 Avago 的 HCNR200/201 光耦合器來(lái)說明各種隔離應(yīng)用，這些應(yīng)用可受益于高達(dá) 1.4kV 的高線性度和工作隔離電壓。 

電流傳感和電壓監(jiān)測(cè)應(yīng)用高線性度對(duì)于各種應(yīng)用中的電流檢測(cè)和電壓監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，例如電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)電源反饋回路和逆變器系統(tǒng)。變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器作為電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器的一部分，不僅在工業(yè)應(yīng)用中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而且在家用電器中的關(guān)鍵器件如IGBT/MOSFET、門極驅(qū)動(dòng)器和微控制器（MCU）等也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，模擬電流和電壓傳感器是反饋給單片機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和保護(hù)系統(tǒng)控制的重要環(huán)節(jié)。由于存在高壓，安全和監(jiān)管機(jī)構(gòu)通常（通常由安全和監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求）通過電氣隔離保護(hù)操作電機(jī)和低壓數(shù)字電子設(shè)備的人員。直流母線電壓監(jiān)測(cè)、直流母線電流檢測(cè)、交流相電流檢測(cè)、溫度和位置檢測(cè)需要高絕緣電壓（5kvrms/1min額定值）的光耦。

這些應(yīng)用程序顯示在一個(gè)典型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器框圖中（顯示在一個(gè)稱為“模擬隔離模塊”的方框中）。從圖中可以看出，電阻R2和R5分別用于測(cè)量直流母線電壓和直流母線電流，而電阻R3和R4用于測(cè)量電機(jī)的相電流。溫度和位置等參數(shù)可由連接至電機(jī)的適當(dāng)傳感器感測(cè)，其輸出饋送至另一模擬隔離模塊。然后，所有參數(shù)通過屏障傳輸，由單片機(jī)采集。