高速低成本电压隔离电路

文摘 2024-09-24 10:01 天津

作者：24c01硬件电子

转自：电源网星球号

《高速低成本电压隔离电路》

之前发了一篇关于线性光耦+运放做电压隔离采集的文章，今天在HCNR200的数据手册里又看到了一个低成本的隔离方案，使用的不是运算放大器，而是三极管，电路图如下：

上图电路中，LED为线性光耦HCNR200内部的发光管，PD1和PD2是线性光耦HCNR200内部的接收管，如下图：

下面是HCNR200数据手册中对这个电路的解读（感兴趣可以去看HCNR200手册）：

图16所示电路是设计用于开关模式功率反馈路径的高速低成本电路。这种应用需要良好的带宽、低成本和稳定的增益，但不要求非常高的精度。这个电路是一个很好的例子，说明设计者如何在精确度之间进行权衡，以实现带宽和成本的提高。该电路具有约1.5 MHz的带宽，具有稳定的增益特性，并需要很少的外部元件。

图16在本质上与图12a中的电路。放大器A1是由Q1，Q2，R3和R4，而放大器A2是由Q3，Q4，R5，R6和R7。电路也以同样的方式工作，唯一的区别是放大器A1和A2的性能。较低的增益、较高的输入电流和较高的偏置电压会影响电路的精度，但不会影响电路的运行方式。由于基本电路工作没有改变，电路仍具有良好的增益稳定性。使用分立晶体管而非放大器使得设计能够在精确度之间进行权衡，以便以低成本获得良好的带宽和稳定性。

为了更详细地了解电路，根据下列方程，选择R1以在标称输入工作电压下实现约7-10 mA的LED电流:

其中光耦合器的K1(即IPd1/IF）通常为约0.5%。然后根据等式选择R2以获得所需的输出电压，

R4和R6的目的是通过降低局部环路增益来提高输入和输出电路的动态响应(即稳定性)选择R3和R5以提供足够的电流来驱动Q2和Q4的基极。并且选择R7使得Q4以与Q2大致相同的集电极电流运行。

通过仿真也可以看到这个电路是可行的，下图是仿真电路：

下图是对Vin进行从0V到5V直流扫描的Vout输出结果：

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