新型光耦合集成隔離放大器的工作原理和應用分析

1、概述

3650和3652是B-B公司生產(chǎn)的新型光耦合集成隔離放大器，性能優(yōu)于已有的采用變壓器耦合和調(diào)制解調(diào)技術(shù)做成的隔離放大器模塊。

與以往的隔離放大器相比，3650和3652的優(yōu)點在于其尺寸小、價格低、具有較寬的帶寬且性能可靠。由于它們采用了直流模擬調(diào)制技術(shù)，而不是載波技術(shù)，從而避免了大多數(shù)隔離放大器模塊所存在的電磁干擾問題（包括傳送和接收）。

2、工作原理

在3650系列出現(xiàn)以前，光隔離產(chǎn)品一般不用在線性電路中，而只是將LED和光敏二極管構(gòu)成的光電耦合器應用在數(shù)字信號隔離中，這種結(jié)構(gòu)由于其基本原理的局限性，存在一定的非線性和不穩(wěn)定性。

而3650和3652利用特有技術(shù)克服了單一LED和光電二極管形成隔離時的局限性。圖1是3650的基本等效電路，可用于了解基本工作原理，不用具體考慮雙極性工作時的偏移調(diào)節(jié)和偏壓等問題。

新型光耦合集成隔離放大器的工作原理和應用分析

圖2是3650模塊的簡化電路系統(tǒng)模型。它的輸出取決于VD電流的大小，而VD。的值又取決于輸入電流。因而，3650是一個跨導放大器，其增益為伏特／微安。當用作電壓源時，輸入電流由增益設置電阻決定。RIN是差動輸入阻抗。對于這個模型，由于其共模阻抗和隔離阻抗都非常高，因此，其輸入阻抗可以看作是無限大。為了減小非線性和時間溫度的不穩(wěn)定性，3650采用了兩個光電二極管，其中一個用于輸入（CR3），另一個用于輸出（CR2）。放大器A1、LED、CR1和光電二極管CR3構(gòu)成負反饋。因為CR2和CR3性能匹配，它們從LED CRl（即λ1=λ2）接收的光量相等，因而有I2=1I=IIN，而放大器A2則用來構(gòu)成電流和電壓轉(zhuǎn)換電路。

3652的簡化模型如圖3所示。它的隔離級和輸出級與3650完全相同。而由FET緩沖放大器和輸入保護電阻組成的附加輸入電路則提高了3652的差動和共模輸入阻抗（1011Ω），同時也保證了更低的偏置電流（50pA）和過壓保護功能。+IR和-IR輸入端可承受6000V差模和3000V共模的loms脈沖電壓。緩沖放大器的電壓增益由RG1和RG2確定。

3、應用說明

3.1 電源

由于為3650和3652隔離放大器提供電源的DC／DC隔離電源一般都與放大器的隔離屏障并行放置，而這樣放置可能會降低隔離阻抗和整個電路的隔離抑制比。因此，應該使用高質(zhì)量、低泄漏的DC／DC轉(zhuǎn)換器。推薦使用Burr-Brown公司生產(chǎn)的722型DC／DC模塊。

3.2 失調(diào)電壓的調(diào)節(jié)

3650和3652的調(diào)零端BAL不用時可懸空。如果放大器工作在一個固定的增益，則可用一個電位器對其進行調(diào)零，低增益時可使用10kΩ電位器；高增益應用時，推薦使用50kΩ電位器。

當輸入、輸出級都需要調(diào)零時，可以把所選擇的輸入信號管腳連接到COMMON（公共）端，然后將放大器設置在最大增益，用50KΩ電位器把輸入級的失調(diào)調(diào)整到零，接著再把放大器的增益設置為最小，并用10kΩ電位器把輸出偏移再調(diào)整到零即可。

3.3 防護措施

為了充分發(fā)揮3650和3652放大器優(yōu)異的隔離特性，設計時建議采取下面幾點措施：

（1）輸入應采用帶屏蔽的雙絞線電纜。

（2）盡量減小外部電容。對稱的排列外部元件可以使從輸人端到輸出公共端的電容匹配，從而取得高的IMR。

（3）電路的外部元件及其引線均應與輸出端有足夠的距離，以防止高壓擊穿。

（4）如有必要，可采用有保護層的印刷電路板。

4 應用舉例

圖4所示是由3650構(gòu)成的隔離放大器系統(tǒng)的電路圖，該系統(tǒng)可用于測量電機的電樞電流和電樞電壓。它通過校準電阻Rs將電機的電樞電流轉(zhuǎn)換為電樞電壓，然后再通過3650進行隔離和放大。而電樞電壓則經(jīng)分壓器（可調(diào)整增益）輸出，然后再由3650隔離和放大。

在出現(xiàn)高共模電壓情況下，通過3650可提供精確的電流檢測。

圖5是用3652構(gòu)成的對患者監(jiān)視的應用電路。實際上這是一個真正的平衡輸入儀表放大器，該電路具有很高的差動和共模輸入阻抗，可以大大降低共模噪音。由于以往的儀器在對病人的監(jiān)護中常常存在導聯(lián)阻抗不均衡等問題，因此，用圖5所示電路可取得良好的效果。該電路輸入端可承受10ms的3kV和6kV共模輸入電壓和差動輸入電壓，這些電壓都相對于輸入的公共端。該隔離屏障的額定隔離耐壓為2000Vpp（持續(xù)），脈沖額定隔離耐壓為5000Vpp。因為每個器件在工廠的測試電壓為5000Vpp。

圖6給出了一個3650隔離放大器在SCR控制中的應用電器，利用該電路可以實現(xiàn)對3相雙向SCR繼電器的開關(guān)控制，從而達到對電機等被控設備的隔離控制。

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ISO1001隔離放大器模塊及應用

ISO 1001 隔離放大器采用混合集成電路，在同一芯片上集成了一個高隔離的DC/DC 電源及一個高性能的隔離放大器。該芯片除了為內(nèi)部放大電路供電外，還可以向外提供一組隔離的12V/30mA 直

2011-05-19 17:11:47

DC-DC電源模塊、隔離放大器高壓隔離檢測方法

DC-DC電源模塊、隔離放大器高壓隔離安全檢測圖。

2016-12-15 22:46:21

兩線無源隔離放大器常用匹配方案

的。隔離放大器和隔離變送器的工作原理是首先將傳感器、儀器儀表、PLC等發(fā)送與接收的標準信號或溫度、位移、頻率、轉(zhuǎn)速等專用信號通過半導體器件進行調(diào)制，再由光感或磁感器件進行隔離轉(zhuǎn)換變送，然后進行解調(diào)還原成精度、線性度一致的原有信號或變

2017-01-04 11:39:20

一進四出模擬量隔離放大器

一種將（傳感器輸出）單路模擬電壓或電流信號經(jīng)隔離、分配、轉(zhuǎn)換成四路精度、線性度相匹配的標準模擬信號的混合集成模塊。該模塊內(nèi)部集成了4個ISO EM系列高隔離的模擬信號隔離放大器IC，采用磁電耦合

2017-01-04 11:47:22

使用簡單的uc1901隔離放大器

uc1901隔離反饋發(fā)生器除了開關(guān)電源提供隔離反饋的其他應用。該IC的幅度調(diào)制系統(tǒng)和誤差放大器可以用來實現(xiàn)非常低成本，高帶寬，隔離放大器。隔離放大器這類應用于開關(guān)電源、電機控制、儀器儀表、工業(yè)控制

2017-07-04 09:46:07

基于IC封裝隔離放大器的選型指南

隔離放大器是一種特殊的測量放大電路，其輸入、輸出和電源電路之間沒有直接電路耦合，即信號在傳輸過程中沒有公共的接地端。輸入電路和放大器輸出之間有歐姆隔離的器件。

2017-10-02 12:43:35

隔離放大器的主要參數(shù)及工作原理介紹

隔離放大器用于防止數(shù)據(jù)采集器件遭受遠程傳感器出現(xiàn)的潛在破壞性電壓的影響。這些放大器還用于在多通道應用中放大低電平信號。它們也可以消除由接地環(huán)路引起的測量誤差。由于不需要附加的隔離電源，帶有內(nèi)部變壓器的隔離放大器可以降低電路成本。

2018-02-12 10:57:46

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關(guān)于隔離放大器與音頻功率放大器的概念特點及應用介紹

4.3.5隔離放大器與音頻功率放大器

2018-08-02 00:13:00

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基于巨磁阻效應實現(xiàn)的隔離放大器的應用設計

在隔離器外圍設計相應的放大電路，就構(gòu)成了隔離放大器。常見的隔離放大器有變壓器隔離、電容隔離和光電隔離三種類型。其中，變壓器隔離放大器有如美國ADI 公司的AD202,電容隔離放大器如BURR

2019-05-30 08:00:00

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隔離放大器特點

隔離放大器是一種輸入電路和輸出電路之間電氣絕緣的放大器，一般采用變壓器或光耦合傳遞信號對模擬信號進行隔離，并按照一定的比例放大。在這個隔離、放大的過程中要保證輸出的信號失真要小，線性度、精度、帶寬

2018-11-28 17:30:00

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隔離放大器作用

2018-11-28 17:34:07

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選擇隔離放大器時必須同時考慮放大器規(guī)格和隔離規(guī)格

首先，我們來定義一下什么是隔離放大器。隔離放大器是一種使用高電磁抗擾隔離層將輸出和輸入電路隔離開的特殊功能放大器。這種干擾也稱為EMI，是由外部源造成的，如果忽略，可導致信號鏈的性能降級，或?qū)е聰?shù)據(jù)出錯。雖然可用于實現(xiàn)隔離的方法有多種，但是德州儀器（TI）采用了電容式隔離層。

2019-01-16 14:34:20

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