光電隔離電路設(shè)計方案（一）

光耦亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了“電-光-電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器。

完成了大功率開關(guān)電源主回路設(shè)計，該電路采用的是全橋拓?fù)浣?jīng)過高頻變壓器轉(zhuǎn)換再整流，實驗項目是三相進線15V/6KA輸出。其中，主回路的保護設(shè)計及報警設(shè)計是必不可少的。我首先想到的是，通過單片機輸出控制繼電器動作，而且由于抗干擾的要求，我必須通過光耦隔離。光耦隔離繼電器保護電路設(shè)計應(yīng)需而生。

主要電路設(shè)計如下圖：

該繼電保護主要隔離應(yīng)用的是TI公司生產(chǎn)的TIL117光耦芯片。該芯片無需供電，通過光耦二極管上拉15V電源輸出15mA即可正常工作，有效隔離了輸出側(cè)對主回路的電磁影響。

另外該電路還有一個+24V供電電源，大部分繼電器設(shè)計的時候都需要24V，該電源設(shè)計圖如下：

該電路主要的穩(wěn)壓芯片采用的是生產(chǎn)設(shè)計的UA7824芯片，該芯片輸入電壓可調(diào)范圍寬，穩(wěn)壓性能好，功耗低價格低廉。在繼電器電路設(shè)計的圖紙中，穩(wěn)壓電源我大部分是用的這個芯片。

光電隔離電路設(shè)計方案（二）

新型電路原理

圖1所示是筆者設(shè)計的隔離放大器的原理電路。本隔離放大電路主要由光電耦合器和運算放大器構(gòu)成。光電耦合器選用普通光耦TLP521，運算放大器則選擇通用運算放大器LF353。通過這兩種普通器件的搭配。所得到的隔離放大器性能和專用模擬隔離放大器的性能相近。

圖1所示是放大器加普通光耦組成的隔離放大電路。本隔離放大電路由輸入和隔離輸出兩部分構(gòu)成，且兩部分使用隔離的電源（Vcc1、Vee1和Vcc2、Vee2供電。

輸入部分由運放U1，電阻R1、R2、R3、R4、R5，電容C1、C2，光電耦合器OPT1、OPT2、OPT3、OPT4的發(fā)光二極管部分OPT1_A、OPT2_A、OPT3_A、OPT4_A和OPT1、OPT3的光敏三極管部分OPT1_B、OPT3_B組成，由正電源Vcc1和負(fù)電源Vee1供電。

OPT1_A、OPT2_A和OPT3_A、OPT4_A的電流構(gòu)成差動放大輸入。R1和R2為運放的輸入電阻，R3和R4可為四個光耦的發(fā)光二極管（LED）提供偏置和控制電流。運放U1和光耦OPT1、OPT3組成了一個射級跟隨器，R5上的電壓即為運放的輸入電壓。

運放的帶寬決定著構(gòu)成隔離放大器的帶寬。現(xiàn)有的集成模擬隔離放大器的帶寬均在100kHz以下，而常用運放的帶寬是這個帶寬的幾倍到幾十倍。

因此，本設(shè)計選用一般的運放就可以滿足輸入部分的帶寬要求。所以，輸入級的運算放大器可選用普通運放（如LF353）。R7和C3用來濾波。本電路的隔離輸出部分由OPT2、OPT4的光敏三極管OPT2_B、OPT4_B、電位器W1和輸出電阻R6組成。

OPT2_B和OPT4_B為隔離輸出，它的電路結(jié)構(gòu)和輸入部分的光敏三極管相似，用于為輸出級提供電流。電位器W1用來調(diào)零。而兩部分光耦的電流傳輸比有偏差時，就會造成光耦LED電流相等而輸出級電流差不相同，從而使輸出電壓vo的零點產(chǎn)生漂移。因此，調(diào)節(jié)電位器W1可以消除這種由于光耦器件特性偏差所帶來的零點漂移。R6為輸出負(fù)載，它和電位器W1共同決定輸出電壓vo。

由此可知，本設(shè)計選用普通光耦即可（如東芝公司的光電耦合器TLP521）。

AD210AN集成放大器

AD210AN是AD公司的集成模擬隔離放大器芯片。在該隔離放大電路中，AD210的16、17兩引腳連接在一起，可實現(xiàn)信號跟蹤功能。18、19兩引腳之間通過電阻Ra接信號源Vs，18腳和Vs共地。腳1和腳2為輸出引腳，Rb為輸出負(fù)載電阻（使用時可選Ra=Rb=1kΩ）。該電路可實現(xiàn)1:1的隔離傳輸功能。