HCPL-7840电流检测

1、HCPL-7840电流检测拟制： 时间：制10-05-22批准： 时间： 2010-05-22文件评优级别：DA优秀 UB良好 E1C一般1芯片介绍HCPL-7840是美国AGILENT公司推出的用于检测电机电流的线性光藕。光藕的初级接收一组待测 的模拟电压信号，次级输出一对差动的电压信号。输入与输出之间在一定围是一种线性的当量关系, HCPL-7840增益偏差为5%,线性度为1机HCPL-7840包含有一个£-AA/D转换器，同时还匹配有一个D/A转换器，工作原理如图1所示，输 入直流信号经过Z-调制器送至编码器量化、编码，在时钟信号控制下，以数码串的形式传送到发 光二极管，驱动发

2、光二极管发光。由于电流强度不同，发光强度也不同，在解调端有一个光电管会 检测出这一变化，将接收到的光信号转换成电信号，然后送到解码器和D/A转换器还原成模拟信号， 经滤波后输出。干扰信号因电流微弱不足以驱动发光二极管发光，因而在解调端没有对应的电信号 输出，从而被抑制掉。所以在输出端得到的只是放大了的有效的直流信号。图1功能框图:主要性能参数介绍:parametersymbolMINTYPMAXUNIT供电电压VdDI , Vn(>24.55.5V增益(Vout/Vin)G7. 608. 008.40v/v输入电压（线 性围）V,s-200+200mV输入失调电压Vos-3. 00.33

3、.0mV输入阻抗Rin500kQ输出阻抗Rout15Q延时时间TpD503.475.6US典型应用介绍:HOSlTVt rLOATNGHV-图3图3中,Rsexse：采样电阻贞脚HCPL-7840：线性光慈78L05：稳压管MC34081：运算放大器HV+、HV-：直流母线电压GATE DRIVE CIRCUIT：驱动电路HCPL-7840的初级电源由被检电流的上桥电源经5V稳压管提供，次级电源直接由控制电路电源5V 供给。当电机电流流过采样电阻时，电阻两端产生模拟电压，将此电压作为被测信号送入光藕的初 级。光藕的另一端送出一对差动的电压信号，若再经过运算放大器以后，可输出单端模拟电压信号。

4、当采样电阻阻值给定后，电机电流的变化引起电阻两端电压的变化。由于HCPL-7840的传输线性度 相当高，即使初级电压有亮优级的变化，次级输出的差动电压也会随之改变。因此作为被检测的电 机电流值，和线性光藕的输出电压值之间有了一一对应的关系。2目前公司典型应用介绍R213 6nV3Wft rt图4图5图4过采样电阻（R226、R227、R228、R229）将邛相输出电流信号送至HCPL-7840输入端，此 阶段赠益为G1=Rsense；图5中将采样电流经过HCPL-7840输出，此阶段增益为G2=8；信号经过运 放TL082放大后送至控制板，此阶段增益为G3；系统总增益为G二G1*G2*G3。以

5、 CHE200T8. 5KW 为例:输出额定电流为37A,电流定标为：2.5倍额定电流峰值对应3¥0。3则要求驱动板采样系统总增益为G=0. 0229。37*1.414*2.5每相采样电阻为4个6mohm/3W并联，电阻采样增益为GL R$ense 0. 0015；HCPL-7840 增益 G2=8；后级运放设置增益为G3；则需设计G3二一-一二0 0229二19028。G1*G2 0.0015*83参数计算3. 1电流采样电阻设3选取:咫及：选取要考虑HCPL-7840的输入电压线性围(-200mV200mV)。RsexsK0.237*1.414*2.5=1.529mQ实际选取4个

6、6mQ/3W并联，RSENSE =0.0015Qo按150峪额定电流计算采样电阻损耗：P0以后(37*1.5)2*Rse、* =4. 62W4 62功率降额 _ * 100%-38. 5%3*4采样电阻应具有以下特点低阻值低感抗高精度实际选取4个0.006Q/3W并联，料号3-24-10-016,精度1%,低感值电阻。3. 2HCPL-7840供电电源设计：HCPL-7840采用78L05稳压供电,C23、CIO. C11为谑波电容,选取O.lu贴片电容。78L05输出后 并联两个O.lu电容为了增大电容值，降低电源纹波。建议：78L05前级输入可以考虑增加RC滤波。在一些机型测试中发现78L

7、05供电被干扰，在78L05前增加RC滤波后干扰消除。这主要因为78L05 从驱动电源取电，引线较长，容易被干扰。如图6,其中78L05在白线最下方。为达到较好的滤波效果，RC时间常数越大越好；同时RC时间常数要小于上电时控制板复位和初 始化时间，一般为200ms。HCPL-7840典型输入电流为10mA,考虑到电流较小，可在前增加luF电容; 78L05前面的电阻，按保证78L05输入电压为10V来选即可,即：R*10mA<(16-10)Vt 得R600Q,取R=510Q。电阻功耗为 10mA*10mA*510=0. 051W, T=RC=O. 51ms<200mso实际选取R为

8、510Q/0603, C=luF/0805,如图8。通过后续对该RC滤波电路的验证，来作为修改CBB此处的依据。图6uio 78L05图83.3R84, C111 设计：HCPL-7840输入阻抗为500K, 一般R84选取较小阻值，使得R84分压可以忽略不计。此处R84取68 欧。R84与CU1一起构成低通滤波环节，用于抑制高频干扰。CllHUOnF, RC低通滤波器截止频率为 fp二!=234KHz； RC延时时间常数为T=RU*Clll=0.68us。考虑到RC滤波器对电流信号的2 成 84*。11延时影响不能太大，RC时间常数一般设计小于lus。3.4运放电路设计:运放增益G3=G 0

9、.0229G1*G2 0.0015*8= 1.9028运放电路噌益G3 -。选取R86=R109=2K, R81=R110=4. 7K,R81/R120 R11OR13586109R120=R135=20KoR204为输出信号防短路电阻，取100欧姆。R136作用为干扰信号提供一较低阻抗通路，降低对后级的影响，一般取2K。C114, C115, C118为滤高频杂波信号电容，均取330P； RC时间常数为2K*330P=0. 99us （RC时间 常数一般设计小于lus）。建议：CH5可以考虑去掉。对于C115, 一些实验表明CU5作用不大。在一般的差分运放电路中也很难见到该位置的电容。 增加

10、CU5可以认为对滤波效果的加强，但可以通过增大CU4, C118的容值达到一样得效果；同时增 加CU5也会增加电路的延时时间。通过后续对去掉C115的电路的验证，来作为修改CBB此处的依据。后附滤波电容仿真分析报告。4器件清单序号料号名 称型号数量位号12-15-01-840光耦;HCPL-7840/DIP-8UCPL-78401Ull23-24-10-016低值电阻;6m 0 ± 1 % -3W ； P= 10mmFLQ50-3W-6m Q -F/P 二 lOmtn4R226, R227, R228,R22932-15-11-805稔压器;5V/100mA/5%/SOT-89FH7

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