線性光耦器件IL300-F-X009原理及其應(yīng)用

圖2隔離電路中PD1形成了負(fù)反饋，當(dāng)電壓Vin輸入時，運(yùn)放U1的輸出使LED上有電流IF流過，且輸入電壓的變化體現(xiàn)在電流IF上，并驅(qū)動LED發(fā)光把電信號轉(zhuǎn)變成光信號。LED發(fā)出的光被PD1探測到并產(chǎn)生光電流Ip1。根據(jù)運(yùn)算放大器“虛斷路”和“虛短路”特性，輸入電壓Vin也會產(chǎn)生電流流過R1，Ip1=Vin／R1，Ip1取決于輸入電壓Vin和R1的值。LED發(fā)出的光同時照射在兩個光敏二極管上PD1和PD2，由式(1)可得到：Ip2=K3×Ip1，K3的范圍在0．945～1．061倍之間。運(yùn)放U3和電阻R2把Ip2轉(zhuǎn)變成輸出電壓Vout，Vout=Ip2×R2，組合上面的3個等式得到輸出電壓Vout和輸入電壓Vin的關(guān)系：Vout／Vin=K3·R2／R1。電容C1為反饋電容，消除噪聲干擾，提高電路的穩(wěn)定性。因此，輸出電壓Vout具有穩(wěn)定性和線性，其增益可通過調(diào)整R2與R1的值來實(shí)現(xiàn)。

2．2 線性光耦(IL300-F-X009)的應(yīng)用
本文將線性光耦(IL300-F-X009)隔離電路應(yīng)用于檢測永磁同步交流電機(jī)母線電流，如圖3所示。霍爾傳感器電路采用ACS712元件，ACS7 12是常用的電流傳感器元件，其輸出電壓與輸入電流為正比例關(guān)系，只要測出ACS712的電壓輸出值即可換算出被測永磁同步交流電機(jī)母線的電流值。霍爾傳感器電路(ACS712)將永磁同步交流電機(jī)母線的電流值變化轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換后傳輸給DSP數(shù)值信號處理器解算出永磁同步交流電機(jī)母線的電流。采用線性光耦隔離電路對霍爾傳感器電路檢測永磁同步交流電機(jī)母線電流進(jìn)行隔離，防止外界干擾的同時，還達(dá)到高精度的傳輸測量信號，即隔離電路前后電壓一致，滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖3所示。

2．3 確定線性光耦隔離電路的參數(shù)值
本試驗(yàn)選取VCC和VDD都為+5 V，但不共地的電源電壓，Vin的輸入電壓范圍0 V～5 V，Vout的輸出電壓范圍0 V～5 V，如圖2所示。根據(jù)IL300芯片手冊說明，如圖4和圖5所示，可知，在環(huán)境溫度為25℃，流過IL300-F-X009內(nèi)的發(fā)光二極管LED的正向電流為IF=10 mA時，其傳輸增益K3=1，發(fā)光二極管LED的正向電壓VF=1．25 V。設(shè)輸入電壓Vin=5 V，則第一級運(yùn)放LM358輸出的電壓V1=5 V，因此，由以上分析可以計算出R2的電阻值。