HCPL-7840電流檢測

1、資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除只供學(xué)習(xí)與交流文件編號：INVT0 013 0011 CBB 01HCPL-7840電流檢測擬制： 時間：2010-05-22批準： 時間：2010-05-22文件評優(yōu)級別：DA優(yōu)秀DB良好DC一般只供學(xué)習(xí)與交流1芯片介紹HCPL-7840美國AGILEN公司推出的用于檢測電機電流的線性光藕。光藕的初級接收一組待測 的模擬電壓信號，次級輸出一對差動的電壓信號。輸入與輸出之間在一定范圍內(nèi)是一種線性的當量 關(guān)系，HCPL-7840曾益偏差為5%線性度為1%HCPL-784血含有一個£-AA/D轉(zhuǎn)換器，同時還匹配有一個 D/A轉(zhuǎn)換器，工作原理如圖1所示

2、，輸 入直流信號經(jīng)過調(diào)制器送至編碼器量化、編碼 ，在時鐘信號控制下，以數(shù)碼串的形式傳送到發(fā)光二極管，驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光。由于電流強度不同，發(fā)光強度也不同，在解調(diào)端有一個光電管會 檢測出這一變化，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后送到解碼器和D/A轉(zhuǎn)換器還原成模擬信號，經(jīng)濾波后輸出。干擾信號因電流微弱不足以驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光，因而在解調(diào)端沒有對應(yīng)的電信號 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。圖1功能框圖:LXII 1IN- 3 >KLshTeldbe 26 vojr-主要性能參數(shù)介紹:parametersymbolMINTYPMAXUNIT供電電壓V)D1,

3、V DD24.55.5V增益(Vout/Vin)G7.608.008.40V/V輸入電壓（線 性范圍）Vn+, V IN-200+200mV輸入失調(diào)電壓Vos-3.00.33.0mV輸入阻抗Rn500k?輸出阻抗ROut15?延時時間TPD503.475.6us典型應(yīng)用介紹:FD3I TWE FLOATINfli EUPPLTMOTORKPL-'flifl© Vour圖3中，RSENSE 采樣電阻HCPL-7840:線性光藕78L05:穩(wěn)壓管MC34081運算放大器HV+、HV-:直流母線電壓GATE DRIVE CIRCUIT嗎區(qū)動電路5VHCPL-7840的初級電源由被檢

4、電流的上橋電源經(jīng)5V穩(wěn)壓管提供，次級電源直接由控制電路電源供給。當電機電流流過采樣電阻時，電阻兩端產(chǎn)生模擬電壓，將此電壓作為被測信號送入光藕的初 級。光藕的另一端送出一對差動的電壓信號，若再經(jīng)過運算放大器以后，可輸出單端模擬電壓信號。當采樣電阻阻值給定后，電機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 相當高，即使初級電壓有毫伏級的變化，次級輸出的差動電壓也會隨之改變。 因此作為被檢測的電 機電流值，和線性光藕的輸出電壓值之間有了一一對應(yīng)的關(guān)系。2目前公司典型應(yīng)用介紹11 ”-VR233芋自界R232 g型'圖4圖5圖4中通過采樣電阻（R226、R227、R

5、22& R229）將M目輸出電流彳t號送至 HCPL-7840輸入端,此階段增益為 G1= Rsense ；圖5中將采樣電流經(jīng)過 HCPL-7840輸出，此階段增益為 G2=8;信號經(jīng)過運放TL082放大后送至控制板，此階段增益為G3系統(tǒng)總增益為G=G1*G2*G3以 CHE200-18.5KW為例：輸出額定電流為 37A,電流定標為：2.5倍額定電流峰值對應(yīng) 3VDG3則要求驅(qū)動板米樣系統(tǒng)總增益為G= =0.0229 。37*1.414* 2.5每相采樣電阻為 4個6mohm/3W聯(lián)，電阻采樣增益為 G1= RSENSE =0.0015 ;HCPL-7840 增益 G2=8;后級運放

6、設(shè)置增益為 G3;則需設(shè)計G3=一G一= 0.0229 =1.9028。G1*G2 0.0015*83參數(shù)計算3.1電流采樣電阻Rsens選?。篟sens選取要考慮HCPL-7840的輸入電壓線性范圍（-200mV 200mV 。o0.2C -Rsens<=1.529m Q37*1.414*2.5實際選取 4個6mQ /3W并聯(lián)，R SENSE =0.0015 Q。按150附定電流計算采樣電阻損耗：2P RSENS= （37*1.5） *Rsense=4.62W4.62功率降額-*100%=38.5%3*4采樣電阻應(yīng)具有以下特點低阻值低感抗高精度實際選取4個0.006 Q/3W并聯(lián)，料號

7、3-24-10-016 ,精度1%低感值電阻。3.2 HCPL-784期電電源設(shè)計：HCPL-784怵用78L05穩(wěn)壓供電，C24 C1R C11為濾波電容，選取 0.1u貼片電容。78L05輸出后 并聯(lián)兩個0.1u電容為了增大電容值，降低電源紋波。建議：78L05前級輸入可以考慮增加 RQg波。在一些機型測試中發(fā)現(xiàn) 78L05供電被干擾，在78L05前增加RC波后干擾消除。這主要因為78L05 從驅(qū)動電源取電，引線較長，容易被干擾。如圖 6,其中78L05在白線最下方。為達到較好的濾波效果，RC時間常數(shù)越大越好；同時RC4間常數(shù)要小于上電時控制板復(fù)位和初始化時間，一般為200m& H

8、CPL-7840典型輸入電流為10mA考慮到電流較小，可在前增加1uF電容；78L05前面的電阻，按保證 78L05輸入電壓為10V來選即可，即：R*10mA<(16-10)V ,得 R<600Q,取 R=510Qo電阻功耗為 10mA*10mA*510=0.051VV T=RC=0.51ms<200ms實際選取 時510Q/0603 , C=1uF/0805, 如圖 8。通過后續(xù)對該RCM波電路的驗證，來作為修改 CBBt匕處的依據(jù)。圖6fl .Lu仁M -LU；052:lt)n1/DO： YDC之e2OUT+73n M OUT-4皿 kkMU3.3 R84, C111 設(shè)

9、計：HCPL-7840俞入阻抗為500K, 一般R8姆取較小阻值，使得 R84分壓可以忽略不計。此處 R84取68 歐。R84C111一起構(gòu)成低通濾波環(huán)節(jié)，用于抑制高頻干擾。C111取10nF, RC氐通濾波器截止頻率為1fp= =234KHz; RCO寸時間常數(shù)為 T=R11*C111=0.68us。考慮到RCg波器對電流信號的2 R84*C111延時影響不能太大，RC寸間常數(shù)一般設(shè)計小于1us。3.4 運放電路設(shè)計：運放增益 G3=G一= 0.0229 =1.9028G1*G2 0.0015*8R81 / R120 R110/ R135運放電路增益 G3=。選取 R86=R109=2K R

10、81=R110=4.7K,R86R109R120=R135=20KR204為輸出信號防短路電阻，取 100歐姆。R136作用為干擾信號提供一較低阻抗通路，降低對后級的影響，一般取2K。C114、C11S C118為濾高頻雜波信號電容，均取 330P; RC寸間常數(shù)為2K*330P=0.99us （RC寸間 常數(shù)一般設(shè)計小于1us）。建議：C115可以考慮去掉。對于C115, 一些實驗表明C115乍用不大。在一般的差分運放電路中也很難見到該位置的電容。 增加C11河以認為對濾波效果的加弓但可以通過增大C114, C118勺容值達到一樣得效果；同時增加C11地會增加電路的延時時間。通過后續(xù)對去掉C

11、115的電路的驗證，來作為修改 CBBt匕處的依據(jù)。后附濾波電容仿真分析報告。4器件清單序號料號名 稱型號數(shù)量位號12-15-01-840光耦；HCPL-7840/DIP-8HCPL-78401U1123-24-10-016低值電阻；6mQ± 1%-3W;P=10mmFLQ50-3W6r -F/P=10mm4R226, R227, R228,R22932-15-11-805穩(wěn)壓器；5V/100mA/5%/SOT-89FH78L051U1043-08-97-104片 狀 電 容 ；100nF+10%-50V-0603-X7RC1608X7R1H104KT6C109, C11053-08

12、-97-103片狀電容；10nF + 10%-50V-0603C1608X7R1H103KT1C11163-24-90-680片狀電阻；1/10W-68 Q + 1%-060368Q +F -06031R8473-24-90-202片狀電阻;1/10W-2K Q + 1%-06032KQ + F -06033R86, R109, R13683-24-90-472片狀電阻；1/10W-4.7k Q + 1%-06034.7 KQ + F -06032R15.R1693-24-90-203片狀電阻；1/10W-20k Q± 1%-060320KQ + F -06032R120, R135103-24-90-101片狀電阻;1/10W-100 Q± 1%-0603100Q