基于光耦合器HCNR200的电流检测电路设计分享

作为光耦合器家族中的成员之一，HCNR200型号的光耦在很多通讯电路系统中都担任着重要作用。此前我们曾经就这一光耦合器的工作原理进行过简要分析，在今天的文章中，我们将会为大家分享两种基于HCNR200光耦合器的电流检测电路设计方案，希望能够通过本文的分享，对各位工程师的设计研发工作带来一定帮助。

光电导模式中的电流检测电路设计方案

在光电导工作模式下，我们所设计的这一基于光耦合器HCNR200的电流检测电路如下图图1所示。从下图中我们可以看到，在这一电流检测电路系统中，信号为正极性输入，正极性输出。在该系统的隔离电路中，R1调节初级运算放大器的输入偏置电流的大小，C1起反馈作用，同时滤除了电路中的毛刺信号，可以避免HCNR200中脆弱的LED受到意外冲击。

 

 

图1 光电导模式下的电流检测电路

但是，这一电流检测电路也有一个缺陷，那就是当随着频率的提高，阻抗将变小，通过光耦合器HCNR200的初级电流增大，增益随之变大，因而，C1的引入对通道在高频时的增益有一定影响。虽然减小C1的值可以拓展带宽，但是会影响初级运算放大器的增益，同时，初级运算放大器输出的较大毛刺信号不易被滤除，这是需要重点注意的。而电阻R3在该电路系统中可以控制LED的发光强度，对控制通道增益会起一定作用。

光电压模式中的电流检测电路设计方案

在光电压工作模式下，我们所设计的这一基于光耦合器HCNR200的电流检测检电路，如下图图2所示。从图2中我们可以看到，在这一电流检测电路系统中，信号为正极性输入，正极性输出。R1、R2、R3、C1的作用与在光电导模式下的作用基本相同。此时，放大器A1调节电流If。当输入电压Vin增加时，I1也同时会增加，放大器A1“+”输入端电压增加，促使电流If增加。由于D1与D2之间的联系，I1就会把“+”输入端电压重新拉回0V，形成负反馈。

在光电压工作模式下，这一电流检测电路的放大器A1如果出现输入电流很小的情况，那么流经R1的电流就可以计算为Vin/R1=I1。显而易见，此时I1与Vin之间是线性比例关系。I1稳定线性变化，If也稳定线性变化。因为D3受到D1光照，I2也跟着稳定线性变化。放大器A2和电阻R2将I2转化成电压VOut=I2×R2。

 

 

图2 光电压模式下的电流检测电路设计

在本文所设计的基于光耦合器HCNR200的电流检测电路中，由于我们所选择的线性光耦合器是一种电流驱动型器件，其LED的工作电流为1mA～20mA，因此，运算放大器A1的驱动电流也必须达到20mA，才能维持电流检测电路的正常工作。而能达到这种输出电流能力的运算放大器输出级一般为双极型，因此，在光电压、光电导模式下所设计的这两种电流检测电路，实际应用是选择双极型运算放大器较合适。同时，根据输入电压范围，也要求运算放大器有相应的共模输入和输出能力。本设计电路采用单电源供电的HA17324集成运算放大器，其输出电流可达40mA，能够满足多种电路设计的需要。