基于高精度线性光耦的直流电压检测电路设计

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn基于高精度线性光耦的直流电压检测电路设计*张传金，葛云涛，徐俊杰（中国矿业大学信息与电气工程学院，徐州221008）摘要：结合当前交流调速中广泛应用的交-直-交主电路拓扑结构，分析了其直流侧母线电压准确采样测量在整个控制系统中的重要性。本文在介绍高精度线性光耦芯片HCNR201的工作原理的基础上，提出了一种直流母线电压的检测方法，并给出了检测回路和供电回路的设计。电源电路采用单端反激式变换电路，详细介绍了电流型PWM控制器UC3842的工作原理，并分析了按电气上的隔离。最后给出了基于该电路的实验结果，证明了该直

2、流母线电压测量方法线性度，精度高。关键词：线性光耦；电压检测；电源隔离BasedonhighprecisionlinearoptocouplerforDCvoltagedetectioncircuitZhangchuanjin,Geyuntao,Xujunjie(SchoolofInformationandElectricalEngineering.CUMT,Xuzhou221008,China)Abstract:WiththeAC-DC-ACmaincircuittopologywidelyusedinACvariablespeed,analysisofitsDCbus

3、voltagesamplingmeasurementaccuracyintheimportanceofthewholecontrolsystem.Thispaperintroducesthehigh-precisionlinearoptocouplerchipHCNR201worksbasedon,aDCbusvoltageofthedetectionmethod,andgivesthedetectioncircuitandpowersupplycircuitdesign.Powercircuitdesignedbysingle-endedflybackcoverter,

4、detailsofcurrenttypePWMcontrollerUC3842works,andanalyzedonbyelectricalisolation.Finally,thecircuitbasedontheexperimentalresultsshowthattheDCbusvoltagemeasurementlinerityandhighaccuracy.Keywords:linearoptocoupler；voltagedetector；powersupplyisolation0引言在现代交流调速中多采用变频调速，变频的基本方法可分为交—交变频和交—直—交变

5、[1]频两大类。交—交变频由于受到输入电源频率的限制，调频范围较小且多用于大功率传动系统。交—直—交变频系统以其各方面的优势在交流传动系统中得到越来越多的应用。在交—直—交变频系统中，无论采用哪种逆变控制方式都需要将直流母线电压采集到控制系统中。使用霍尔电压传感器来实现直流母线电压的隔离检测是常用方法，但高性能的电压传感器造价较高。本文给出一种性价比较高的直流电压检测方法，采用高精度线性光耦HCNR201进行母线电压的转换并实现直流母线高压侧与检测采样电路低压侧的电气隔离，由于线性光耦器件的输入端和输出端通过光耦合，因此不会将强电侧电磁干扰耦合到控制系统中。同时本文给出了

6、检测电路的供电电路设计。通过实验证明了该电路的精确性和可靠性。作者简介：张传金（1986-），男，硕士，主要研究方向：电力电子在电力系统中的应用.E-mail:chuanjin2359@yahoo.cn-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn1HCNR201的构成和工作原理HCNR201是美国HP公司推出的高精度线性光耦，具有成本低，线性度搞，稳定度高等优点。通过外接不同的分立元件，可以实现不同的隔离转换电路。HCNR201的内部结构如图1所示，包括一只高性能的A1GaAs型发光二极管（图1中的LED）、两只性能相近的光电二极管（图1中的PD1

7、和PD2）。输入信号经过电压—电流转换，当LED中流过电流I时，其所发的光会在PD1和PD2中感应出正比于LED发光强度的光电流I和I，FPD1PD2其中I、I、I满足一下关系FPD1PD2I=KI（1）PD11FI=KI（2）PD22FIPD2K=（3）IPD1式中K、K分别为出入、输出光电二极管的电流传输比，其典型值均为0.5%左右。因为I12F一般在1~20mA之间，所以I、I一般在50uA以下，K被定义为传输增益，当一只PD1PD2HCNR201被制造出来后，其输出侧光电流（I）和输入侧光电流（I）之比就是一个PD2P