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1、HCPL7840电流检测文件编号: IVT0_013_0011_CBB_01HL-740电流检测拟制: 时间: 2010022 批准: 时间: 2010-0522 文件评优级别: A优秀 B良好 一般 1 芯片介绍HCPL-7840是美国GILENT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范围内是一种线性的当量关系,HPL-740增益偏差为5%,线性度为1%。HCL-740包含有一个A/D转换器,同时还匹配有一个DA转换器,工作原理如图所示, 输入直流信号经过调制器送至编码器量化、编码,在时钟信号控制下,以数码
2、串的形式传送到发光二极管,驱动发光二极管发光。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。 图功能框图:图2主要性能参数介绍:parameteryboMINTYPMAXUNIT供电电压VDD1, D24555V增益(Vout/n)7.608.00840V/V输入电压(线性范围)VIN+, VIN-20+200m输入失调电压Vos300.33m输
3、入阻抗I0k输出阻抗RUT1延时时间TPD503.4756s典型应用介绍:图3图3中,RSE:采样电阻CP-780:线性光藕780:稳压管MC34081:运算放大器H+、HV:直流母线电压GATE DIVECICUIT:驱动电路H-40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V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。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-84的传输线性度相当高,即使初级电压有毫
4、伏级的变化,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图4图5图4中通过采样电阻(R26、R2、R228、R229)将W相输出电流信号送至HP-7840输入端,此阶段增益为G1= ;图5中将采样电流经过HCPL-740输出,此阶段增益为G=8;信号经过运放TL8放大后送至控制板,此阶段增益为G3;系统总增益为G=G1G2。以200-18.5W为例:输出额定电流为37A,电流定标为:5倍额定电流峰值对应3VC。则要求驱动板采样系统总增益为G= =0.022。每相采样电阻为4个6mhm并联,电阻采样增益为G= =
5、0.015;CPL-784增益2=8;后级运放设置增益为G3;则需设计G3=.902。3参数计算3.1 电流采样电阻RSENSE选取:RSSE选取要考虑HCPL780的输入电压线性范围(-20mV20mV)。 RSENS1.529实际选取4个6m/3W并联,0.00。按15额定电流计算采样电阻损耗:PSNE= *RN4.62W功率降额*100%=385%采样电阻应具有以下特点 低阻值 低感抗 高精度实际选取个0.00/3W并联,料号3-2-10-01,精度1,低感值电阻。3.2 HCPL-740供电电源设计:CPL7840采用78L5稳压供电,C2、C10、C11为滤波电容,选取0.1贴片电容
6、。78L05输出后并联两个.1u电容为了增大电容值,降低电源纹波。建议:7L05前级输入可以考虑增加RC滤波。在一些机型测试中发现78L05供电被干扰,在78L05前增加RC滤波后干扰消除。这主要因为8L05从驱动电源取电,引线较长,容易被干扰。如图6,其中7L05在白线最下方。为达到较好的滤波效果,C时间常数越大越好;同时C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。HCPL78典型输入电流为0mA,考虑到电流较小,可在前增加u电容;78L0前面的电阻,按保证78L05输入电压为10V来选即可,即:R*10(1-0)V,得R600,取510。电阻功耗为10mA*1mA0=.
7、51W,T=RC=051m200ms。实际选取R为5100,=uF/085, 如图8。通过后续对该RC滤波电路的验证,来作为修改B此处的依据。图6图3.3 8,C11 设计:HCPL7840输入阻抗为50K,一般R84选取较小阻值,使得R4分压可以忽略不计。此处4取8欧。R4与C11一起构成低通滤波环节,用于抑制高频干扰。111取1F,R低通滤波器截止频率为fp=234KHz;C延时时间常数为T=R11*C111=.68s。考虑到C滤波器对电流信号的延时影响不能太大,C时间常数一般设计小于1u。3.4 运放电路设计:运放增益G3=1.028运放电路增益G3=。选取86R109=2K,R81=R
8、110=47K,R120=15=20K。R204为输出信号防短路电阻,取100欧姆。R13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。C14、115、18为滤高频杂波信号电容,均取30P;R时间常数为2K30P=0.99us(RC时间常数一般设计小于us)。建议:115可以考虑去掉。对于C15,一些实验表明15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115可以认为对滤波效果的加强,但可以通过增大C1,C18的容值达到一样得效果;同时增加C115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
9、。4 器件清单序号料号名 称型 号数 量位号1250-80光耦;HCP-740IP-HCPL-8401U1123-2-10低值电阻;6m%W;P=1LQ0W6-/10m4R22,R227,R28,R22932-15-11-85稳压器;V10m5%SOT-89FH78L051U0308-94片状电容;0nF10%-50V-0603-XRC16X7R114T6C09,C115308-9-103片状电容;10n0%-0V-603C608XR1H103KT1163-24-90-680片状电阻;10W-8-06368F-06314324-0-2片状电阻;1/102K1%002F-06033R8,R109,183490-472片状电阻;1/0W-4.7k1-06034.7K-0602R1.R1693-24-90-23片状电阻;/1W-0k%-060320KF06032120,R150-90-11片状电阻;/10-1001%-06300F-06R2013-08-99-331片状电容;330pF5%(10%)50-060C18O13314C1,C15,C18122-1511-082运放;双单元/SOIC-TL082DR1U95 关键器件资料6 滤波电容仿真分析报告
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