线性光耦HCNR201在电池巡检仪中的应用

式中，分别为输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 一般在1~20mA之间，所以一般在50uA以下；K被定义为传输增益，当一只HCNR201被制造出来时，K就是一个固定的值了，HCNR201的K值约为1±0.05。再加上PD1,PD2的安装位置的精确性以及元件先进的封装设计保证了HCNR201的高线性和增益的稳定性。 1K2KFI21,PDPDII

2 硬件电路的设计

蓄电池组是由16节12V的铅酸蓄电池组成。该硬件电路如图3所示，它主要由三部分组成。第一部分是精密电阻分压网络和第一级运放。第二部分是第二级运放它通过HCNR201组成的负反馈网络。第三部分是第三级运放它将电流转换成电压。

图3

图中的网络属性B+,B-代表蓄电池组的正负极，HCNR201的前半部分采用Vcc1供电，后半部分采用Vcc供电，这样充电器的各种干扰信号不会引入到光耦后端的系统，Vcc,Vcc1都是5V电源。Vcc是交流220V变换得来的，Vcc1是通过单节蓄电池变换得来的。R1,R2,R3组成精密电阻分压网络，将蓄电池组192V的电压转换成0～3.3V(第三片运放的输出端接至MSP430F149的A/D接口).第一片运放做电压跟随器用，在这里这一级运放是必须加的，U1输出的电压虽然与R3上的电压相等，但电压跟随器起到了降低阻抗的作用，避免了后级对R3的影响。电阻起限流作用，根据公式 6R

616.1RVIccF−= .................................(4)

6R一般取几百欧，该设计中选取了200欧。

该设计中的运放都是选用的高精度运放LMV321。下面分析一下HCNR201的工作工程，我们将U1的电压输出设为,对于运放U2，根据虚短原则，我们可得 1V

=1PDI51RV .............................. (5)

运放U3的输出电压我们设为Vo，对于运放U3,根据虚断原则，我们可得

72*RIVPDo= ..............................(6)

再考虑(3)式可得

75171****RRVKRIKVPDo== .............. (7)

在本论文中 ，所以可得 Ω==KRR10075

11==KVVo ................................. (8)

所以此电路设计可以实现输入与输出的线性变化，经过标定后能准确测得输入模拟量的值。

3总结

本文主要论述了电池巡检仪中一种新的电压检测方法，它的硬件电路主要由线性模拟光耦HCNR201和高精度运放LMV321组成。该设计经过在现场的测试，电压测量精度达到了%3≤的国家标准，并且长时间运行可靠，所以该设计值得推广。