一种实用的电压隔离电路
一种高压电源中高低压隔离电路设计
![一种高压电源中高低压隔离电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/3172783130b765ce0508763231126edb6f1a76fa.png)
一种高压电源中高低压隔离电路设计隔离电路是一种将输入和输出之间的电路隔离的电路设计。
在高压电源中,为了保护工作人员的安全,通常需要使用高低压隔离电路。
本文将介绍一种高压电源中的高低压隔离电路设计。
高低压隔离电路设计的目的是在高压输入端和低压输出端之间建立一个电气隔离,以防止高压漏电对人体造成伤害,同时也可以保护高压电源免受低压端的干扰。
以下是一种常见的高压电源中的高低压隔离电路设计。
首先,我们需要选择一款适合的高低压隔离器件。
常用的隔离器件包括光耦、变压器和磁隔离器等。
这些隔离器件能够将高压输入端和低压输出端之间的信号进行隔离传输。
在隔离电路设计中,通常需要使用一个驱动电路来控制隔离器件的工作。
一个常见的驱动电路是使用操作放大器和隔离电阻组成的差动放大电路。
操作放大器可以将输入信号放大到适当的水平,以驱动隔离器件。
在设计过程中,需要注意以下几点:1.选择适当的隔离器件,根据需要确定隔离电压和隔离带宽等参数。
2.根据工作要求,选择适当的驱动电路。
差动放大电路是一种常见的驱动电路,但也可以根据需要选择其他类型的驱动电路。
3.在设计电路时,要保证输入和输出之间的电气隔离。
这意味着输入和输出之间不能直接相连,需要使用隔离器件进行隔离。
另外,在高压电源设计中还需要考虑以下几个方面:1.安全性:电路设计应考虑到高压部分可能存在的电击风险,设计时应遵循相应的安全标准。
2.稳定性:设计电路时需要保证输出端的电压稳定性,避免因高压干扰或其他因素导致输出电压的波动。
3.效率:高低压隔离电路应设计得尽可能高效,以减少能源消耗。
总结起来,高压电源中的高低压隔离电路设计需要选择适当的隔离器件和驱动电路,并确保输入和输出之间的电气隔离。
在设计过程中,需要考虑安全性、稳定性和效率等因素。
这只是一种常见的设计方案,具体的设计应根据实际需求进行调整和优化。
输出多组电压的隔离方案
![输出多组电压的隔离方案](https://img.taocdn.com/s3/m/adf22000c950ad02de80d4d8d15abe23482f03cc.png)
输出多组电压的隔离方案全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:随着电子设备的不断发展和应用,对于输出多组电压的隔离方案也变得越来越重要。
在现代的电子系统中,往往需要同时输出多组不同电压的信号,这就需要在信号之间进行良好的隔离,以保证各个信号之间不会干扰或者相互影响。
为了实现输出多组电压的隔离方案,我们可以采用以下几种常见的方法:一、使用隔离放大器隔离放大器是一种专门用于实现信号隔离的器件,它可以将输入信号分离开来,同时保持其原始信号的准确性和稳定性。
通过设置不同的增益和偏置电压,可以实现不同电压的输出,从而满足多组电压输出的需求。
二、使用变压器变压器是一种常用的电气器件,通过变换输入电压的大小,可以实现输出不同电压的功能。
在输出多组电压的隔离方案中,可以通过设计不同的绕组比例和变压器结构,实现多组输出电压同时传输,而且在传输过程中可以有效地进行电气隔离。
三、使用隔离电容输出多组电压的隔离方案是一个复杂而重要的技术问题,需要结合实际需求和电路设计,选择合适的隔离器件和方案来实现。
在现代电子系统的应用中,对于多组电压输出的需求会越来越大,因此研究和探索适合的隔离方案也显得尤为重要。
希望通过不断的技术创新和实践应用,能够为输出多组电压的隔离方案提供更好的解决方案。
第二篇示例:电压隔离是电气工程中非常重要的一项技术,它能够有效地保护电路中的电子设备和人员安全。
在实际工程中,我们经常需要输出多组电压,而为了确保这些不同电压之间的隔离,需要采取一些特殊的措施。
下面我们将介绍几种常见的输出多组电压的隔离方案。
一、使用变压器变压器是最常见的隔离电压的设备,它能够将输入的电压转换成需要的输出电压。
在输出多组电压的场景中,可以选择带多路二次输出的变压器,通过将不同的二次线圈连接到不同的负载上,实现输出多组电压的需求。
这种方案简单可靠,成本较低,适用于许多小型电气设备。
隔离变压器是一种特殊的变压器,它在输出端和输入端之间具有额外的绕组,能够实现输入输出之间的电气隔离。
五种隔离式变换电路
![五种隔离式变换电路](https://img.taocdn.com/s3/m/72e4e67b842458fb770bf78a6529647d27283434.png)
五种隔离式变换电路一、隔离式变换电路隔离式变换电路是一种特殊的电路结构,它利用输入端的电压调制输出端的电压,但是不会传递输入端的电流到输出端,很多复杂的电路中的变换都是使用隔离变换电路完成的。
隔离式变换电路可以分为以下五种:1、单绕组式变换器单绕组式变换器是一种普通的变换器,它利用一组绕组来完成输入端电压变换成输出端的电压,输出端和输入端之间没有任何连接,因此,输入电流不会影响输出端的电流,它是一种隔离类型的变换器。
2、双绕组式变换器双绕组式变换器是经过改良的单绕组式变换器,它利用两组绕组来完成变换,输入端和输出端之间没有任何连接,因此,输入电流也不会影响输出端的电流,它也是隔离类型的变换器。
3、直流变流式变换器直流变流式变换器是由一个 MOS 管,一个通断器,一个稳压芯片和一个振荡绕组组成的,它通过控制 MOS 管的开关来完成输入端电压变换成输出端的电压,和单绕组式变换器不同的是,直流变流式变换器在输入电压和输出电压之间有一个连接电路,但是这条电路是两者隔离的,输入电流不会影响输出端的电流,所以它也是一种隔离类型的变换器。
4、反馈式变换器反馈式变换器是利用反馈环路来完成变换,它通过反馈环路来控制给定输入电压变换成输出电压。
反馈式变换器在输入端和输出端之间存在一个反馈环路,但是输入端和输出端也是隔离的,输入电流不会影响到输出端,它也是一种隔离类型的变换器。
5、光耦合变换器光耦合变换器是一种不同的变换方式,它使用光耦合元件来完成变换,光耦合的工作原理是通过激光来把输入信号传递到输出端,而输入端和输出端的电路之间没有任何直接的连接,因此,输入端的电流不会影响到输出端,它也是一种隔离类型的变换器。
综上所述,隔离式变换电路可以分为五种:单绕组式变换器、双绕组式变换器、直流变流式变换器、反馈式变换器和光耦合变换器。
这些变换器都是隔离类型的,它们可以把输入电压变换成输出电压,而不会影响到输出端。
电压隔离简介
![电压隔离简介](https://img.taocdn.com/s3/m/f2e1a03833d4b14e84246856.png)
电压隔离简介
电压隔离的适用范围和特点
YUTONG的各系列四线制安全栅(隔离器) 中的模拟信号的隔离,均采用电压隔离方式。
电压隔离的输出为电压,负载为高阻, 输出线圈中的电流为毫微安级,因此,在将输入直流信号调制为交流信号时,也只需要微功率。
为减小变压器体积提供了前提。
磁电隔离只需一个周期,调制频率为100KHZ时,响应时间只要10微秒,趋于零,由于远远小于其他软硬件的最小延迟时间,磁电隔离可视为无周期。
调制和解调信号的幅值是连续的,无转换位数和步距,分辨率原理上高于后续测试电路和设备。
模拟信号需要一入多出形式用于ESD冗余或其它后备工艺方式,电压隔离方式可在在一个变压器的基础上,增加一个绕 组,则可增加一路隔离输出电压,不需增加新的变压器,只增加0.4mW功耗,为减少变压器数量,电路及功耗提供前提。
反馈信号(解调0)跟输入信号相等,反馈线圈也和其它输出线圈的圈数和磁路相等,因此输出信号和输入信号简单相等。
反馈式电压隔离电路是一项发明技术,其实用性特征是只对线圈圈数准确度提出要求,工艺上易于实现,不对磁性材料和磁路提出苛刻要求,因为后者在工艺上是困难的。
低漂移............20nV /℃典型值。
低失调............20μV 典型值。
高精度............0.01%FS 最大。
微功耗............0.4mW / 每路。
变压器反馈式电压隔离原理图。
永磁同步电机交流输出三相电压隔离采样电路的制作方法
![永磁同步电机交流输出三相电压隔离采样电路的制作方法](https://img.taocdn.com/s3/m/9935be5ca200a6c30c22590102020740be1ecdcf.png)
永磁同步电机交流输出三相电压隔离采样电
路的制作方法
永磁同步电机的交流输出电压隔离采样电路是一种重要的电气控制系统,它可
以用于测量永磁同步电机的输出电压,实现对电机运行状态的监测和控制。
下面将介绍一种制作这种电路的方法。
首先,我们需要准备以下材料和元件:三个AC电源适配器、三个变压器、三
个电容、三个电阻、一块面包板和导线。
第一步,将三个AC电源适配器分别连接到三个变压器的输入端,并将变压器
的输出端连接到面包板上的相应位置。
第二步,将三个电容分别连接到变压器输出端的电压引出端,并将它们的另一
端连接到面包板上。
第三步,将三个电阻连接到电容的另一端,并将它们的另一端连接到面包板上。
第四步,通过导线连接面包板上的电容和电阻,形成一个三角形电路,确保连
接的稳定和牢固。
第五步,确保所有连接都牢固可靠,并检查电路的接线是否正确,没有短路或
断路。
最后,通过对面包板上的电容和电阻进行采样,我们就可以得到永磁同步电机
的输出电压,并进行监测和控制。
通过以上步骤,我们可以制作出一个永磁同步电机交流输出三相电压隔离采样
电路。
这个电路可以帮助我们实时监测永磁同步电机的输出电压,保证电机正常运行和有效控制。
在实际应用中,我们可以根据具体需求对这个电路进行改进和优化,以满足不同的应用需求。
dcdc隔离电源模块电路
![dcdc隔离电源模块电路](https://img.taocdn.com/s3/m/21d11e69cec789eb172ded630b1c59eef9c79a44.png)
dcdc隔离电源模块电路DC-DC隔离电源模块电路是一种常用的电源模块,可以将输入电压转换为隔离的输出电压,广泛应用于各种电子设备中。
本文将对DC-DC隔离电源模块电路进行详细介绍。
一、DC-DC隔离电源模块电路的基本原理DC-DC隔离电源模块电路主要由输入端、隔离变压器、输出端以及控制电路组成。
其基本工作原理是通过隔离变压器将输入端的电压转换为所需的输出电压。
隔离变压器是通过磁耦合的原理来实现输入端和输出端的电气隔离,从而达到传输电能和保护电路的目的。
二、DC-DC隔离电源模块电路的优点1. 隔离性能好:隔离变压器可以有效地隔离输入端和输出端,避免了电路之间的干扰和噪声,提高了电源模块的稳定性和可靠性。
2. 输出电压稳定:DC-DC隔离电源模块电路通过控制电路来调节输出电压,可以使输出电压稳定在所需的数值范围内,满足电子设备对电源的要求。
3. 效率高:DC-DC隔离电源模块电路采用了先进的控制技术和高效的电子元件,使得电源模块的转换效率较高,能够更好地利用输入电能。
4. 尺寸小:DC-DC隔离电源模块电路采用了紧凑的设计,体积小,适用于空间有限的电子设备,提高了设备的集成度和可移植性。
三、DC-DC隔离电源模块电路的应用DC-DC隔离电源模块电路广泛应用于各种电子设备中,如工业自动化设备、通信设备、医疗仪器、航空航天设备等。
其主要作用是为这些设备提供安全、稳定的电源,保证设备的正常工作。
四、DC-DC隔离电源模块电路的选型要点选购DC-DC隔离电源模块电路时,需要考虑以下几个要点:1. 输入电压范围:根据实际应用需求选择适合的输入电压范围,确保电源模块能够正常工作。
2. 输出电压和电流:根据设备的需求确定输出电压和电流的数值范围,选择合适的电源模块。
3. 效率和稳定性:了解电源模块的转换效率和稳定性,选择性能较好的产品,以提高设备的工作效率和可靠性。
4. 尺寸和安装方式:根据设备的空间限制选择合适的尺寸和安装方式,确保电源模块能够方便地安装和布置。
485隔离电路方案详解
![485隔离电路方案详解](https://img.taocdn.com/s3/m/eae28cd06aec0975f46527d3240c844769eaa0b7.png)
RS485隔离电路方案详解1、什么是485隔离电路?RS-485是一种常用的数据通信协议,广泛应用于工业控制系统、楼宇自动化、安防系统等领域。
在某些应用中,为了防止电气噪声干扰或电气冲击,需要对RS-485接口进行隔离。
示例图(仅供参考)2、有哪些方法可以实现485隔离电路?想要做到485电路上的隔离需要采用隔离器件,如光耦隔离器、磁隔离器等。
具体实现步骤如下:使用隔离器:首先,需要选择一款适合的隔离器。
常见的RS-485隔离器有ADI的ADM2483、TI的ISO3082等。
这些隔离器通常集成了RS-485收发器和隔离电源,可以提供高达2500V的隔离电压。
电源设计:隔离器需要两个独立的电源,一个用于隔离前的电路(如MCU),一个用于隔离后的电路(如RS-485总线)。
隔离电源可以使用隔离型DC-DC转换器来实现。
接口设计:RS-485接口通常需要一个120欧姆的终端电阻,用于抑制信号反射。
此外,还可以添加TVS二极管和磁珠,用于防止静电放电和滤除高频噪声。
布线设计:为了减少电磁干扰,RS-485的A、B线应该尽可能地走在一起,且尽量远离高速或高电流的信号线。
软件设计:在软件中,需要正确设置RS-485收发器的工作模式(如半双工或全双工),并根据需要设置数据速率、数据位、停止位和校验位。
我们需要注意的是,具体的设计可能还需要根据实际的应用需求和环境条件进行调整。
同时还需要注意隔离器件的选型和质量,确保隔离电路的稳定性和可靠性。
3、485隔离电路方案存在什么好处?提高通信的可靠性和稳定性:隔离电路可以防止电气噪声和电气冲击对系统造成干扰,从而提高系统的可靠性和稳定性。
保护设备安全:隔离电路可以防止高电压冲击对设备造成损坏,从而保护设备的安全。
提高信号质量:隔离电路可以减少信号传输过程中的干扰,从而提高信号的质量。
扩展系统距离:RS-485接口可以支持长距离的数据传输,而隔离电路可以进一步扩展这个距离。
5v到5v隔离电源电路
![5v到5v隔离电源电路](https://img.taocdn.com/s3/m/1a28d7e7a48da0116c175f0e7cd184254b351b15.png)
5v到5v隔离电源电路5V到5V隔离电源电路是一种常见的电路设计,用于将输入电压为5V的信号隔离成输出电压也为5V的信号。
隔离电源电路主要用于解决信号隔离、地电势差和噪声干扰等问题。
本文将介绍5V到5V 隔离电源电路的原理和应用。
一、原理5V到5V隔离电源电路主要由隔离变压器、整流电路和稳压电路组成。
隔离变压器是实现电气隔离的关键部件,它能够将输入电压进行隔离,并且通过变压器的变比关系来实现输出电压的转换。
整流电路用于将交流信号转换为直流信号,使得输出电压稳定。
稳压电路则用于保持输出电压的稳定性,防止电压波动对外部电路造成干扰。
二、应用5V到5V隔离电源电路在实际应用中具有广泛的用途。
以下是几个常见的应用场景:1. 工业控制领域:在工业自动化控制系统中,信号隔离是非常重要的。
5V到5V隔离电源电路可以实现输入信号和输出信号之间的隔离,保证系统的可靠性和稳定性。
2. 通信设备:在通信设备中,信号隔离也是必不可少的。
5V到5V 隔离电源电路可以用于隔离输入信号和输出信号,同时阻止干扰信号的传播,提高通信质量。
3. 医疗设备:医疗设备对电源的要求非常高,需要具备较高的安全性和可靠性。
5V到5V隔离电源电路可以提供电气隔离,防止电源波动对医疗设备造成干扰。
4. 电力系统:在电力系统中,信号隔离电路可以用于隔离输入信号和输出信号,保护控制系统的安全运行。
三、优势5V到5V隔离电源电路相比其他电源电路具有以下优势:1. 安全性高:隔离变压器可以有效地隔离输入和输出电路,避免电压冲击和电气故障对外部电路造成损害。
2. 抗干扰能力强:隔离电源电路可以有效地隔离外界干扰信号,提高系统的稳定性和抗干扰能力。
3. 稳定性好:通过整流和稳压电路的设计,可以保持输出电压的稳定性,防止电压波动对外部电路造成影响。
四、注意事项在设计和使用5V到5V隔离电源电路时,需要注意以下事项:1. 选择合适的隔离变压器:根据实际需求选择合适的隔离变压器,包括变比、功率和绝缘等级等。
一个具降压电路简单性的隔离DCDC解决方案
![一个具降压电路简单性的隔离DCDC解决方案](https://img.taocdn.com/s3/m/5a0380c9d1d233d4b14e852458fb770bf78a3b89.png)
一个具降压电路简单性的隔离DCDC解决方案隔离DC-DC解决方案是一种用于将电能从一个电源转换为另一个电源电平的电路。
它通常用于隔离不同电源之间的电压差异,并提供电气隔离以防止电源间的电流流动。
降压电路是一种将高电压降低到较低电压的电路。
在一个具有简单性的降压电路中,可以使用电感和二极管来实现稳压、滤波、降压等功能。
因此,一个具有简单性的隔离DC-DC解决方案可以采用基于电感和二极管的降压电路。
下面将详细介绍这种解决方案的原理和设计过程。
首先,我们需要选择一个适当的电感和二极管。
电感的选择取决于所需的输出电压和电流,并且具有足够大的电感值和额定电流来满足需求。
二极管则应具有足够大的额定反向电压和电流来承受输出电压和电流。
接下来,我们需要设计一个稳压回路来确保输出电压的稳定性。
这可以通过将电感和二极管连接成一个电感-电容滤波器来实现。
电容将充当一个“储能器”,平滑输出电压,并提供稳定的电压输出。
然后,我们需要设置一个参考电压源来提供稳定的参考电压。
这可以通过使用一个稳压二极管或稳压芯片来实现。
稳压二极管可以通过将其连接到输出电压侧来提供稳定的参考电压。
稳压芯片则可通过反馈回路来提供稳定的参考电压,并实现自动调整输出电压。
最后,我们需要设计一个隔离变压器来提供电气隔离。
隔离变压器是一个核心组件,将输入电源和输出负载之间隔离开来,以防止电流流动。
它由两个或更多的绝缘线圈组成,每个线圈绕在共同的铁芯上。
在变压器中,输入线圈将作为主绕组,而输出线圈将作为副绕组。
设计隔离变压器时,我们需要考虑输入电压、输出电压、电流和绝缘要求。
绝缘要求取决于应用中的安全性要求和环境条件。
通常,我们可以选择具有适当绝缘等级的绝缘材料,并确保变压器的输出线圈和输入线圈之间存在足够的绝缘距离。
综上所述,一个具有简单性的隔离DC-DC解决方案可以通过使用电感、二极管、稳压回路和隔离变压器来实现。
通过正确选择和设计这些组件,可以实现稳定、高效且具有良好隔离性的电路。
npn三极管做ttl电平隔离电路
![npn三极管做ttl电平隔离电路](https://img.taocdn.com/s3/m/c5a31c91cf2f0066f5335a8102d276a2002960bb.png)
npn三极管做ttl电平隔离电路电子技术中,TTL(Transistor-Transistor Logic)电平隔离电路是一种常见且重要的电路设计。
在电路设计中,有时需要将不同电平之间进行隔离,以保护电路稳定和防止电压冲击。
本文将介绍如何使用npn 三极管构建TTL电平隔离电路。
首先,我们将解释npn三极管和TTL电平隔离电路的基本原理。
接下来,我们将详细讨论如何选取适当的三极管和其他元件,以及电路的连接方式和设计要点。
最后,我们将总结这种设计的优点和应用场景。
1. 基本原理npn三极管是一种常见的活动类型三极管,它由三个掺杂不同的半导体材料层叠而成。
它具有三个引脚,即发射极(E)、基极(B)和集电极(C)。
当一个足够大的正电压被施加在基极上时,电流可从发射极到集电极流动。
这个过程称为放大作用,使得npn三极管在电路中能够起到开关或者放大信号的作用。
TTL电平隔离电路是一种电路设计,可以将输入和输出之间的电平隔离,防止其中一个电路的变化影响到另一个电路。
TTL电平隔离电路通常由输入端、输出端和中间的隔离部分组成。
隔离部分的作用是将输入端和输出端之间的信号进行隔离处理,以保护电路的稳定性。
2. 选取适当的三极管和其他元件在设计TTL电平隔离电路时,选择适当的npn三极管是非常重要的。
根据具体的设计要求,选择具有合适放大倍数和最大电流容量的三极管。
同时,还要考虑温度特性、响应时间和功耗等因素。
一般情况下,常用的npn三极管型号有2N2222、2N3904等。
除了三极管,还需要选取适当的电阻和电容等元件。
电阻用于限制电流的流动,电容则用于平滑信号。
具体选取这些元件的数值和类型,需要根据具体的电路要求和预期设计的功能来确定。
3. 电路连接方式和设计要点在构建npn三极管的TTL电平隔离电路时,一种常见的连接方式是使用三极管的基极作为输入端,发射极作为输出端,集电极和适当的电阻、电容组成的电路隔离部分。
以下是一种常见的电路连接方式示意图。
rc电源隔离电路
![rc电源隔离电路](https://img.taocdn.com/s3/m/619de45d4531b90d6c85ec3a87c24028915f8585.png)
rc电源隔离电路下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!随着电子设备的不断发展和普及,人们对电源隔离电路的需求也越来越迫切。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一种实用的电压隔离电路
1 引言
在微机监控系统中,干扰通常是通过电源线和地线串入微机主控系统而引起测试与控制的错误,甚至可能导致严重后果。
因此,必须加强数据采集与控制系统的抗干扰性设计。
在硬件上,我们通常采用的是微机主控系统与前向通道和后向通道完全实现电气隔离.消除由于共地和共电源线而串入的干扰信号。
光电耦合器是通过光线实现耦合的,输入和输出之间没有直接的电气联系.故具有很强的隔离作用,在实际应用中很广泛,光电耦合器件具有非线性电流传输特性,这对于数字量和开关量的传输不成问题,但若直接用于模拟量的传输,则线性度和精度都很差。
因而.在实际应用中常先将模拟信号经ADC转换成数字信号。
再采用光电耦合器进行数字量隔离,这存在有两个问题:
(1)经过ADC转换后需对每位数据线进行隔离,无疑需用多个光电耦合器,而且与微机数据线相接,需采用价格较贵的高速光电耦合器。
(2)对于有些单片机如8098,其内部集成有10位A/D,在精度够用的情况下,希望直接采用其内部的A/D,如果再外加ADC 芯片,则不能充分利用主控系统的资源。
既增加了成本又降低了系统的可靠性。
因此,有必要找到一种性能价格比和可靠性都比较高的隔离电路,实现模拟量的线性传输。
2 电路的原理与设计实现
利用偏置方法和差分技术,用普通的非线性光电耦合器构成了具有线性传输特性的隔离放大电路,实现了电压的线性隔离,经反复实验,证明该方案切实可行。
(1)电路原理分析
线性光隔离电路的原理图如图1所示,它由光电耦合器I,光电耦合器II,偏置输入I,偏置输入II和差分放大等单元组成,设置偏置输入I是为了让输入信号落在光电耦合器I的线性区域内,光电耦合器II和偏置输入II是用来提供直流电压信号,它通过差分放大来抵消由于偏置输入I对光电耦合器I的输入作用而使光电耦合器I的输出多增加的直流信号部分。
光电耦合器II还能补偿光电耦合器I的光漂移,使得光隔离电路输出稳定。
差分放大电路除了恢复输入信号的直流电平外,还具有放大作用,调节其放大倍数使光隔离电路的输出为所要求的数值。
(2)电路组成与实现
本文提出的价格低廉且精度满足用户要求的新型电压隔离电路由单运算放大器LF356、光电耦合器TLP521-2、高速JFET 输入运算放大器LF347及电阻元件构成。
LF356主要用于输入信号的处理;TLP521-2光电耦合器完成输入与输出信号的线性隔离.构成图1中的光电耦合器(I)和(II);LF347则构成图1中的差分放大电路;其硬件结构连线图如图2所示:
图2中,单运算放大器LF356的信号处理功能由运算放大器(I)完成、TLP521-2的线性隔离功能由中间两个光电耦合器完成;高速JFET输入运算放大器LF347的差分放大功能由4个运算放大器(2)-(5)完成。
其具体实现过程如下所述:
调节放大器(I)的反相端,使输入电压为零(即接地)。
由于发光二极管和光敏二极管组成的光电耦合器具有很好的隔离性能,已广泛地用于数字信号的传输.但由于这种光电耦合器传输功能随温度和时间而变化以及非线性特性,因此很难在模拟电路中应用,设置偏置输入I是为了让输入信号落在光电耦合器I的线性区域内,光电耦合器II和偏置辅入II是用来提供直流电压信号,它通过差分放大来抵消由于偏置输入I对光电耦合器I的输入作用而使光电耦台器I的输出多增加的直流信号部份,故首先应使两光耦均同时工作在电流线性区,由图3可查知光耦的电流线性区,通过调节滑动变阻器R1的阻值来改变加在R1两端的电压,便可使通过R6的电流落在光耦的电流线性工作区内。
图3 光耦电流特性曲线
通过调节滑动变阻器R7的阻值来改变通过R7两端的电流,使通过R7的电流值与通过R6的电流值相等,且落在光耦的电流线性工作区内,从而使得两个耦合器的输入电流完全相同。
通过调节滑动变阻器R9的阻值来改变R9两端的电压,使得加在电阻R9两端的电压等于加在电阻RB两端的电压。
通过调节滑动变阻器R17的值,使输出端电压Vout=0。
将给定输入电压与放大器(1)的反相端相连,通过调节R12对输入信号进行差分放大,得到所需电压Vout。
其差分放大原理如下所述:
该放大器由图2中运放(2)、(3)组成第一级差分式电路,(4)组成第二级差分式电路。
在第一级电路中,V8、V9分别加到运放(2)和(3)的同相端,R10、R11和R12组成的反馈网络,引入了深度的电压串联反馈,两运放(2)、(3)的两输入端形成虚短和虚断,因而有VR12=V8-V9和VR12/R12=(V8-V9)/(R10+R11+R12),故得
V8-V9=(R10+R11+R12)/R12×VR12 =(R10+R11+R12)/R12×(V8-V9)
根据利用差分式电路实现减法器的公式,可得:
Vout=-R15/R13×(R10+R11+R12)/R12×(V8-V9)
通过正确选取各电阻元件的参数.便可准确得到所需电压Vout。
3 主要技术指标
(1)因为采用光耦隔离,电路能承受2kV的隔离电压(TLP521-2的隔离电压为2.5kV)。
(2)本电路的功耗极低,价格也相当便宜,整个电路的元器件成本不到30元,却能实现价格为150元的隔离放大器所能实现的隔离传输效果。
(3)我们设计的光隔离电路的传输特性如图4所示,所测的数据列在附表中。
附表中的输入电压值(Vin)由双极性D/A输出提供(80H-0V,00H-1.5V,FFH-+1.5V)。
输出电压(Vout)是用DT-930型数字万用表测得的:
4 结束语
应用偏置方法和差分技术构成的具有线性传输特性的隔离放大电路,线性度好,电路简单,有效地解决了模拟信号与单片机应用系统接地隔离问题,反复实验证明本文所述的方案切实可行。