線性光耦器件IL300-F-X009原理及其應用

圖2隔離電路中PD1形成了負反饋，當電壓Vin輸入時，運放U1的輸出使LED上有電流IF流過，且輸入電壓的變化體現在電流IF上，并驅動LED發光把電信號轉變成光信號。LED發出的光被PD1探測到并產生光電流Ip1。根據運算放大器“虛斷路”和“虛短路”特性，輸入電壓Vin也會產生電流流過R1，Ip1=Vin／R1，Ip1取決于輸入電壓Vin和R1的值。LED發出的光同時照射在兩個光敏二極管上PD1和PD2，由式(1)可得到：Ip2=K3×Ip1，K3的范圍在0．945～1．061倍之間。運放U3和電阻R2把Ip2轉變成輸出電壓Vout，Vout=Ip2×R2，組合上面的3個等式得到輸出電壓Vout和輸入電壓Vin的關系：Vout／Vin=K3·R2／R1。電容C1為反饋電容，消除噪聲干擾，提高電路的穩定性。因此，輸出電壓Vout具有穩定性和線性，其增益可通過調整R2與R1的值來實現。

2．2 線性光耦(IL300-F-X009)的應用
本文將線性光耦(IL300-F-X009)隔離電路應用于檢測永磁同步交流電機母線電流，如圖3所示。霍爾傳感器電路采用ACS712元件，ACS7 12是常用的電流傳感器元件，其輸出電壓與輸入電流為正比例關系，只要測出ACS712的電壓輸出值即可換算出被測永磁同步交流電機母線的電流值。霍爾傳感器電路(ACS712)將永磁同步交流電機母線的電流值變化轉化為電壓信號，經過A／D轉換后傳輸給DSP數值信號處理器解算出永磁同步交流電機母線的電流。采用線性光耦隔離電路對霍爾傳感器電路檢測永磁同步交流電機母線電流進行隔離，防止外界干擾的同時，還達到高精度的傳輸測量信號，即隔離電路前后電壓一致，滿足實際應用的要求。實驗電路原理圖如圖3所示。

2．3 確定線性光耦隔離電路的參數值
本試驗選取VCC和VDD都為+5 V，但不共地的電源電壓，Vin的輸入電壓范圍0 V～5 V，Vout的輸出電壓范圍0 V～5 V，如圖2所示。根據IL300芯片手冊說明，如圖4和圖5所示，可知，在環境溫度為25℃，流過IL300-F-X009內的發光二極管LED的正向電流為IF=10 mA時，其傳輸增益K3=1，發光二極管LED的正向電壓VF=1．25 V。設輸入電壓Vin=5 V，則第一級運放LM358輸出的電壓V1=5 V，因此，由以上分析可以計算出R2的電阻值。