HCPL-7840電流檢測(cè)

1、HCPL-7840電流檢測(cè)擬制： 時(shí)間：制10-05-22批準(zhǔn)： 時(shí)間： 2010-05-22文件評(píng)優(yōu)級(jí)別：DA優(yōu)秀 UB良好 E1C一般1芯片介紹HCPL-7840是美國(guó)AGILENT公司推出的用于檢測(cè)電機(jī)電流的線性光藕。光藕的初級(jí)接收一組待測(cè) 的模擬電壓信號(hào)，次級(jí)輸出一對(duì)差動(dòng)的電壓信號(hào)。輸入與輸出之間在一定圍是一種線性的當(dāng)量關(guān)系, HCPL-7840增益偏差為5%,線性度為1機(jī)HCPL-7840包含有一個(gè)£-AA/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)還匹配有一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，工作原理如圖1所示，輸 入直流信號(hào)經(jīng)過(guò)Z-調(diào)制器送至編碼器量化、編碼，在時(shí)鐘信號(hào)控制下，以數(shù)碼串的形式傳送到發(fā) 光二極管，驅(qū)動(dòng)發(fā)

2、光二極管發(fā)光。由于電流強(qiáng)度不同，發(fā)光強(qiáng)度也不同，在解調(diào)端有一個(gè)光電管會(huì) 檢測(cè)出這一變化，將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后送到解碼器和D/A轉(zhuǎn)換器還原成模擬信號(hào)， 經(jīng)濾波后輸出。干擾信號(hào)因電流微弱不足以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光，因而在解調(diào)端沒(méi)有對(duì)應(yīng)的電信號(hào) 輸出，從而被抑制掉。所以在輸出端得到的只是放大了的有效的直流信號(hào)。圖1功能框圖:主要性能參數(shù)介紹:parametersymbolMINTYPMAXUNIT供電電壓VdDI , Vn(>24.55.5V增益(Vout/Vin)G7. 608. 008.40v/v輸入電壓（線 性圍）V,s-200+200mV輸入失調(diào)電壓Vos-3. 00.33

3、.0mV輸入阻抗Rin500kQ輸出阻抗Rout15Q延時(shí)時(shí)間TpD503.475.6US典型應(yīng)用介紹:HOSlTVt rLOATNGHV-圖3圖3中,Rsexse：采樣電阻貞腳HCPL-7840：線性光慈78L05：穩(wěn)壓管MC34081：運(yùn)算放大器HV+、HV-：直流母線電壓GATE DRIVE CIRCUIT：驅(qū)動(dòng)電路HCPL-7840的初級(jí)電源由被檢電流的上橋電源經(jīng)5V穩(wěn)壓管提供，次級(jí)電源直接由控制電路電源5V 供給。當(dāng)電機(jī)電流流過(guò)采樣電阻時(shí)，電阻兩端產(chǎn)生模擬電壓，將此電壓作為被測(cè)信號(hào)送入光藕的初 級(jí)。光藕的另一端送出一對(duì)差動(dòng)的電壓信號(hào)，若再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器以后，可輸出單端模擬電壓信號(hào)。

4、當(dāng)采樣電阻阻值給定后，電機(jī)電流的變化引起電阻兩端電壓的變化。由于HCPL-7840的傳輸線性度 相當(dāng)高，即使初級(jí)電壓有亮優(yōu)級(jí)的變化，次級(jí)輸出的差動(dòng)電壓也會(huì)隨之改變。因此作為被檢測(cè)的電 機(jī)電流值，和線性光藕的輸出電壓值之間有了一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。2目前公司典型應(yīng)用介紹R213 6nV3Wft rt圖4圖5圖4過(guò)采樣電阻（R226、R227、R228、R229）將邛相輸出電流信號(hào)送至HCPL-7840輸入端，此 階段贈(zèng)益為G1=Rsense；圖5中將采樣電流經(jīng)過(guò)HCPL-7840輸出，此階段增益為G2=8；信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn) 放TL082放大后送至控制板，此階段增益為G3；系統(tǒng)總增益為G二G1*G2*G3。以

5、 CHE200T8. 5KW 為例:輸出額定電流為37A,電流定標(biāo)為：2.5倍額定電流峰值對(duì)應(yīng)3¥0。3則要求驅(qū)動(dòng)板采樣系統(tǒng)總增益為G=0. 0229。37*1.414*2.5每相采樣電阻為4個(gè)6mohm/3W并聯(lián)，電阻采樣增益為GL R$ense 0. 0015；HCPL-7840 增益 G2=8；后級(jí)運(yùn)放設(shè)置增益為G3；則需設(shè)計(jì)G3二一-一二0 0229二19028。G1*G2 0.0015*83參數(shù)計(jì)算3. 1電流采樣電阻設(shè)3選取:咫及：選取要考慮HCPL-7840的輸入電壓線性圍(-200mV200mV)。RsexsK0.237*1.414*2.5=1.529mQ實(shí)際選取4個(gè)

6、6mQ/3W并聯(lián)，RSENSE =0.0015Qo按150峪額定電流計(jì)算采樣電阻損耗：P0以后(37*1.5)2*Rse、* =4. 62W4 62功率降額 _ * 100%-38. 5%3*4采樣電阻應(yīng)具有以下特點(diǎn)低阻值低感抗高精度實(shí)際選取4個(gè)0.006Q/3W并聯(lián)，料號(hào)3-24-10-016,精度1%,低感值電阻。3. 2HCPL-7840供電電源設(shè)計(jì)：HCPL-7840采用78L05穩(wěn)壓供電,C23、CIO. C11為謔波電容,選取O.lu貼片電容。78L05輸出后 并聯(lián)兩個(gè)O.lu電容為了增大電容值，降低電源紋波。建議：78L05前級(jí)輸入可以考慮增加RC濾波。在一些機(jī)型測(cè)試中發(fā)現(xiàn)78L

7、05供電被干擾，在78L05前增加RC濾波后干擾消除。這主要因?yàn)?8L05 從驅(qū)動(dòng)電源取電，引線較長(zhǎng)，容易被干擾。如圖6,其中78L05在白線最下方。為達(dá)到較好的濾波效果，RC時(shí)間常數(shù)越大越好；同時(shí)RC時(shí)間常數(shù)要小于上電時(shí)控制板復(fù)位和初 始化時(shí)間，一般為200ms。HCPL-7840典型輸入電流為10mA,考慮到電流較小，可在前增加luF電容; 78L05前面的電阻，按保證78L05輸入電壓為10V來(lái)選即可,即：R*10mA<(16-10)Vt 得R600Q,取R=510Q。電阻功耗為 10mA*10mA*510=0. 051W, T=RC=O. 51ms<200mso實(shí)際選取R為

8、510Q/0603, C=luF/0805,如圖8。通過(guò)后續(xù)對(duì)該RC濾波電路的驗(yàn)證，來(lái)作為修改CBB此處的依據(jù)。圖6uio 78L05圖83.3R84, C111 設(shè)計(jì)：HCPL-7840輸入阻抗為500K, 一般R84選取較小阻值，使得R84分壓可以忽略不計(jì)。此處R84取68 歐。R84與CU1一起構(gòu)成低通濾波環(huán)節(jié)，用于抑制高頻干擾。CllHUOnF, RC低通濾波器截止頻率為 fp二!=234KHz； RC延時(shí)時(shí)間常數(shù)為T(mén)=RU*Clll=0.68us。考慮到RC濾波器對(duì)電流信號(hào)的2 成 84*。11延時(shí)影響不能太大，RC時(shí)間常數(shù)一般設(shè)計(jì)小于lus。3.4運(yùn)放電路設(shè)計(jì):運(yùn)放增益G3=G 0

9、.0229G1*G2 0.0015*8= 1.9028運(yùn)放電路噌益G3 -。選取R86=R109=2K, R81=R110=4. 7K,R81/R120 R11OR13586109R120=R135=20KoR204為輸出信號(hào)防短路電阻，取100歐姆。R136作用為干擾信號(hào)提供一較低阻抗通路，降低對(duì)后級(jí)的影響，一般取2K。C114, C115, C118為濾高頻雜波信號(hào)電容，均取330P； RC時(shí)間常數(shù)為2K*330P=0. 99us （RC時(shí)間 常數(shù)一般設(shè)計(jì)小于lus）。建議：CH5可以考慮去掉。對(duì)于C115, 一些實(shí)驗(yàn)表明CU5作用不大。在一般的差分運(yùn)放電路中也很難見(jiàn)到該位置的電容。 增加

10、CU5可以認(rèn)為對(duì)濾波效果的加強(qiáng)，但可以通過(guò)增大CU4, C118的容值達(dá)到一樣得效果；同時(shí)增 加CU5也會(huì)增加電路的延時(shí)時(shí)間。通過(guò)后續(xù)對(duì)去掉C115的電路的驗(yàn)證，來(lái)作為修改CBB此處的依據(jù)。后附濾波電容仿真分析報(bào)告。4器件清單序號(hào)料號(hào)名 稱(chēng)型號(hào)數(shù)量位號(hào)12-15-01-840光耦;HCPL-7840/DIP-8UCPL-78401Ull23-24-10-016低值電阻;6m 0 ± 1 % -3W ； P= 10mmFLQ50-3W-6m Q -F/P 二 lOmtn4R226, R227, R228,R22932-15-11-805稔壓器;5V/100mA/5%/SOT-89FH7

11、8L051LUO43-08-97-104片狀電容；100nF10%-50V-0603-X7RC1608X7R1H104KT6C109, CHO53-08-97-103片狀電容，OnF ± 10%-50V-0603C1608X7R1H103KT1cm63-24-90-680片狀電阻；1 /1OW-68 Q ± 1 虹060368 Q ±T-06031R8473-24-90-202片狀電阻；1 /10W-2K Q ± 1 虹06032KQ±r-06033R86, R109, R13683-24-90-472片狀電阻;l/10W-4.7k Q ±1%-06034. 7KO ±F-06032R15.R1693-24-90-203片狀電阻；l/10W-20kQ ± 1%-060320KQ ± F-06032R120, R135103-24-90-101片狀電阻；1 /10WT 00 Q 土 1%-0603100Q±F-06031R204113-08-99