HCPL7840电流检测

文件编号：INVT0_013_0011_CBB_01 HCPL-7840电流检测

拟制：时间：2010-05-22

批准：时间：2010-05-22

文件评优级别：□A优秀□B良好□C一般

1芯片介绍

HCPL-7840是美国AGILENT公司推出的用于检测电机电流的线性光藕。光藕的初级接收一组待测的模拟电压信号，次级输出一对差动的电压信号。输入与输出之间在一定范围内是一种线性的当量关系，HCPL-7840增益偏差为5%，线性度为1%。

HCPL-7840包含有一个A/D转换器，同时还匹配有一个D/A转换器，工作原理如图1所示, 输入直流信号经过调制器送至编码器量化、编码,在时钟信号控制下，以数码串的形式传送到发光二极管，驱动发光二极管发光。由于电流强度不同，发光强度也不同，在解调端有一个光电管会检测出这一变化，将接收到的光信号转换成电信号，然后送到解码器和D/A转换器还原成模拟信号，经滤波后输出。干扰信号因电流微弱不足以驱动发光二极管发光，因而在解调端没有对应的电信号输出，从而被抑制掉。所以在输出端得到的只是放大了的有效的直流信号。

图1

功能框图：

图2

主要性能参数介绍：

parameter symbol MIN TYP MAX UNIT

供电电压V DD1, V DD2 4.5 5.5 V

G 7.60 8.00 8.40 V/V

增益

(Vout/Vin)

V IN+, V IN--200 +200 mV

输入电压（线

性范围）

输入失调电压Vos -3.0 0.3 3.0 mV

输入阻抗R IN500 kΩ

输出阻抗R OUT15 Ω

延时时间T PD50 3.47 5.6 us

典型应用介绍：

图3

图3中， R SENSE:采样电阻

HCPL-7840：线性光藕

78L05:稳压管

MC34081:运算放大器

HV+、HV-：直流母线电压

GATE DRIVE CIRCUIT:驱动电路

HCPL-7840的初级电源由被检电流的上桥电源经5V稳压管提供，次级电源直接由控制电路电源5V 供给。当电机电流流过采样电阻时，电阻两端产生模拟电压，将此电压作为被测信号送入光藕的初级。光藕的另一端送出一对差动的电压信号，若再经过运算放大器以后，可输出单端模拟电压信号。当采样电阻阻值给定后，电机电流的变化引起电阻两端电压的变化。由于HCPL-7840的传输线性度相当高，即使初级电压有毫伏级的变化，次级输出的差动电压也会随之改变。因此作为被检测的电机电流值，和线性光藕的输出电压值之间有了一一对应的关系。

2目前公司典型应用介绍

图4

图5

图4中通过采样电阻（R226、R227、R228、R229）将W 相输出电流信号送至HCPL-7840输入端，此阶段增益为G1= SENSE R ；图5中将采样电流经过HCPL-7840输出，此阶段增益为G2=8；信号经过运放TL082放大后送至控制板，此阶段增益为G3；系统总增益为 G=G1*G2*G3。

以CHE200-18.5KW 为例：

输出额定电流为37A ，电流定标为：2.5倍额定电流峰值对应3VDC 。

则要求驱动板采样系统总增益为G=

5

.2*414.1*373

=0.0229。

每相采样电阻为4个6mohm/3W 并联，电阻采样增益为G1= SENSE R =0.0015； HCPL-7840增益G2=8；

后级运放设置增益为G3；则需设计G3=

2*1G G G =8

*0015.00229

.0=1.9028。

3参数计算

3.1 电流采样电阻R SENSE 选取：

R SENSE 选取要考虑HCPL-7840的输入电压线性范围（-200mV —200mV ）。

R SENSE <

5

.2*414.1*372

.0=1.529m Ω

实际选取4个6m Ω/3W 并联，SENSE R =0.0015Ω。 按150%额定电流计算采样电阻损耗：

P RSENSE = 2

)5.1*37(*R SENSE =4.62W

功率降额

4

*362

.4*100%=38.5% 采样电阻应具有以下特点 ①低阻值 ②低感抗 ③高精度

实际选取4个0.006Ω/3W并联，料号3-24-10-016，精度1%，低感值电阻。

3.2HCPL-7840供电电源设计：

HCPL-7840采用78L05稳压供电，C23、C10、C11为滤波电容，选取0.1u贴片电容。78L05输出后并联两个0.1u电容为了增大电容值，降低电源纹波。

※建议：78L05前级输入可以考虑增加RC滤波。

在一些机型测试中发现78L05供电被干扰，在78L05前增加RC滤波后干扰消除。这主要因为78L05从驱动电源取电，引线较长，容易被干扰。如图6，其中78L05在白线最下方。

为达到较好的滤波效果， RC时间常数越大越好；同时RC时间常数要小于上电时控制板复位和初始化时间，一般为200ms。 HCPL-7840典型输入电流为10mA，考虑到电流较小，可在前增加1uF电容；78L05前面的电阻，按保证78L05输入电压为10V来选即可，即：

R*10mA<(16-10)V，得R<600Ω，取R=510Ω。

电阻功耗为10mA*10mA*510=0.051W，T=RC=0.51ms<200ms。

实际选取R为510Ω/0603，C=1uF/0805，如图8。

通过后续对该RC滤波电路的验证，来作为修改CBB此处的依据。

图6

图8