光伏中的电压电流隔离测量

光耦隔离放大器－工作原理
输入信号处理 光学上透明 的电介质 输出信号处理
参考电压
时钟 发生器 参考电压
封装好的产品
输入
Σ-Δ 调制器
编码器
LED 驱动 电路 检测器 电路 解码器和 DAC 滤波器
来自百度文库
输出
Σ-Δ 调制器将模拟输入信号转换为高速比特流。比特流的 时间平均值完全正比于输入信号电平。
这个数字化的数据流经编码后通过隔离势垒完成光学传送。 检测器电路捕获光学信号，并转换回电信号，再经滤波后 得到差分输出信号。
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交流电压检测
• 逆变器输出电压或电网电压的交流电压检测 • 根据输入信号摆幅范围和运放输出摆幅范围设置Vref和RF/RI比值 • 使用后置放大器将差分输出转换为单端输出信号，并构成一个低 通滤波器
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直流总线电压检测
• 逆变器直流总线电压的直流电压检测
• 方便从低侧IGBT栅极驱动器供电侧连接电源 • 调整分压电阻R1/R2比值以按比例降低线路电压值至ACPL-C87X 的线性输入范围(0至2V) • 使用后置放大器将差分输出转换为单端输出信号，并构成一个 低通滤波器
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温度: –40 至 +105° C VDD1 = 5V; VDD2 = 3 V 至 5.5 V
线性输入范围: 0至2V (用于电压检测的理想范围) 线性输入范围: 200mV (适用于电流检测) 高输入阻抗: 1G (最大程度地减小加载误差) 输入阻抗: 500k 温度范围内的总增益误差: 1.36% 增益误差@ 25°C 最大值: ±0.5%, ±1%,±3% 温度范围内的增益误差漂移: 0.28% 温度范围内的输入偏置(包括漂移):11.6mV(0.58%) 温度范围内的非线性最大值: 0.12% 带宽: 100 kHz (典型值), 70kHz (最小值) 信号延时tPD90: 5.3s (典型值), 6.5s (最大值) 温度范围内的总增益误差: 2.8% 增益误差@ 25°C最大值:±1%, ±3%, ±5% 温度范围内的增益误差漂移: 0.3% 温度范围内的输入偏置最大值: 3 mV (1.5%) 温度范围内的非线性最大值: 0.35% 温度范围内带宽: 100kHz(典型值), 50kHz(最小值) 信号延时 tPD90: 4.99s(典型值), 9.9s(最大值)
封装: SSO-8 SMD, 8 mm 空间距离和爬电距离 CMR=15kV/us 典型值(VCM = 1000V) 安全认证: UL 5kVrms, CSA 和 IEC 1414Vpk
蓝色字体 –改进的规格.
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封装: DIP-8，可选表面贴装 CMR=15kV/us 典型值( VCM = 1000V) 安全认证: UL 3750Vrms, CSA 和IEC 891Vpk
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安华高光电耦合隔离放大器在光伏 发电系统中的灵活应用
陈红雷
2013年11月
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简化框图
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ACPL-C87B/C87A/C870–精密隔离电压传 感器
输入范围
特性
1G 2000倍
• 线性输入范围: 0 - 2V • 高输入阻抗: 1G • 单位增益，差分输出 200mV 500k • 增益精度: 0.5% (C87B), 1% (C87A) 和 3% (C870) 78XX C87X 78XX C87X • 增益漂移: -35ppm/ C • 供电电压 VDD2: 3 to 5.5V 宽动态输入范围，提高了信噪比 • 非线性度: 最大值0.1% 高输入阻抗，最大程度地减小了加载误差 • 低功耗待机模式 • 高共模抑制比 : 15 kV/μ s (VCM = 应用 1500 V ) • 交流和伺服电机驱动器中的隔离 • 带宽: 100KHz 电压检测 • 封装: SSO8 • 太阳能逆变器中的隔离式直流总 • 工作温度: 40ºC 至 +105ºC 线电压检测 • 增强性光学隔离，获得全球安全认证： • 隔离传感器接口 • 数据采集系统中的信号隔离 • 5kVRMS 达1分钟 (UL 1577) • Viorm = 1414Vpeak (IEC 60747- • 通用电压信号隔离 5-5) • CSA 文件通知#5
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输入阻抗
2V
10倍
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ACPL-C87X – 精密电压传感器
具有更高的精度，更宽的输入范围和更小的封装
新品
ACPL-C87B/C87A/C870
C87B
HCPL-7800A/7800/7840 温度: -40 至 +85° C VDD1 = 5 V; VDD2 = 5 V
VIN–
IEC/EN/DIN 表贴 卷带 EN 607475-2 X X X X X
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有奖问答
• 前一页的电路图中，ACPL-C87X的差分输出通过后级 运放U3(OPA237)转为单端输出。
1)为何后级运放需要0.5V的参考电压VRef2?
2)如何避免使用参考电压？
• 将您的答案输入屏幕右下方的对话框并发送。
• 首先答对的有机会获得一个特别奖品。
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光电耦合隔离放大器－简介
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选项 器件型号 (RoHS-兼 封装 容) ACPL-C79B -000E 延展型 ACPL-C79A -500E SO-8 ACPL-C790
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VIN+
VDD2
+ V IN+
VIN– –
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VOUT+ VOUT–
优势 GND2 n 适合自动化PCB装配的SMD封装 GND1 n 极具成本竞争力的解决方案 n 便于实现紧凑驱动的小尺寸解决方案 应用 n电机相位和轨电流检测 n逆变器电流检测 n开关电源信号隔离 n通用型电流和监视 n传统电流传感器的替代品
• 调整分压电阻R1/R2比值以按比例降低线路电压值至ACPL-C87X 的线性输入范围(0至2V) • 使用后置放大器将差分输出转换为单端输出信号，并构成一个 低通滤波器
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VDD1
ACPL-C79X 系列简介
特性 n 0.5%高增益精度 (ACPL-C79B) n –50 ppm/ C 低增益漂移 n 0.6 mV输入偏置电压 n 0.05% 优秀的线性度 n 60 dB 信噪比 n 200 kHz 宽带宽 n 输出侧3 V 至5.5 V 宽供电范围 n –40 C 至 +105C 工作温度范围 n 15 kV/s 共模瞬态免疫性能 n 紧凑的可自动插入延展型SO-8封装 n 8 mm 爬电距离和空间距离 n 增强性绝缘，获全球性安全认证： IEC/EN/DIN EN 60747-5-5: VIORM = 1414 Vpeak UL 1577: 5000 Vrms/1 min. CSA
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隔离式电压检测
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光伏阵列直流电压检测
ISENSE (DC or AC) VSENSE VDD1 + VIN+ VIN– SHUNT – ACPLC79X VDD2 VOUT+ VOUT–
• 并联隔离放大器的电流传感器:
• 电流流经分流电阻产生的电压先由隔离放大器检测，然后在 电气隔离势垒另一侧重建信号 • 隔离放大器的光耦提供安全绝缘 • 与传统的霍尔效应电流传感器相比具有更好的温度漂移特性 • 适合SMT自动装配线，节省空间和成本
C87B
备注
满足医疗应用要求 SSO-8 满足8 mm爬电 和空间距离要求 适合高工作电压应用
5000Vrms/1min (ACPL-790x), 3750Vrms/1min (HCPL-78xx)
5000 Vrms/1min
优势 节省30% PCB空间 (相比DIP-8鸥翼型表面贴装) 满足8mm爬电距离及电气间隙的规范要求 升级到1414 Vpeak 工作绝缘电压和5kVrms/1min 隔离电压
• 光伏发电系统一般包括：
• 由光伏电池板阵列组成的光伏电池串 • 从光伏电池组串采集直流电流并馈送到逆变器的汇流箱 • 电源逆变器
• 根据额定功率值划分的光伏逆变器类型：
• 发电厂式的中央功率逆变器，功率在1兆瓦及以上 • 分布式发电用逆变器，中等额定功率，数十千瓦至数百千瓦 • 低功率至微功率逆变器，功率在几个千瓦及以下
• 电压、电流和温度检测器件需求：
• 组串需要过压保护和电流检测器件 • 逆变器需要电压传感器、电流传感器和温度传感器 • 安华高隔离放大器可以提供精确的信号传输和高可靠性的安 全隔离功能
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隔离式电流检测
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使用ACPL-C790系列隔离放大器进行电流检测
内容提要
• 光伏逆变器类型 • 光电耦合隔离放大器特性 • 应用
• 电压检测
• 电流检测 • 温度检测
• 设计工具
• 隔离放大器系列产品综览 • 技术支持联系方式
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光伏发电系统简述
太阳能系统框图
DSP
一个典型的光伏逆变器系统需要使用： • 电压传感器监视汇流箱里的光伏电池阵列电压 • 电压传感器测量直流/交流逆变器的总线电压 • 电流传感器测量组串电流，一个汇流箱通常有8至16个通道 • 位于逆变器输出端的电流传感器，2至3个通道 • 直流/直流和直流/交流转换器中的栅极驱动光耦，以及 • 现场总线通信中的数字光耦
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与DIP-8 封装相比SSO-8的优势
参数 封装 绝缘厚度DTI (最小值) 爬电距离(最小值) 电气间隙(最小值) 基于IEC/EN/DIN EN 60747-5-5的工作绝缘电 压VIORM 基于UL 1577的绝缘电压 Viso HCPL7800A/7800/7840 DIP-8 0.5 mm 8 mm 7.4 mm 891 Vpeak ACPL-C87B/ C87A/C870 延展型 SO-8 (SSO-8) 0.5 mm 8 mm 8 mm 1414 Vpeak