hcnr200工作原理

　　光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。

　　对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202， 能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压 转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。

　　模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接 受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非 线性，从而达到实现线性隔离的目的。

　　HCNR200型的线性光耦合器，作为一种高线性度的光耦元件，其本身是由3个光电元件组成，其中LED为高性能的AlGaAs型发光二极管，PDI、PD2是两个用同种工艺制成从而具有严格比例关系的光敏二极管。当LED中流过电流l时，其所发出的光会在PD1和PD2中感应出正比于LED发光强度的光电流IPD1、IPD2，其中If.IPD1、IPD2三者之间满足以下关系式：

　

　　在上图所提供的三个公式中，参数K1、K2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。因为参数|f一般在l~20mA之间，所以IPD1、IPD2一般在50UA以下。K3为传输增益，当一只HCNR200被制造出来后，其输出侧光电流和输入侧光电流之比就是一个恒定值K3，线性光耦HCNR200的传输增益K3约为1+t0.15。

　　线性光耦HCNR200的内部结构如图 1所示。 它由发光二极管D1（1、2引脚）、反馈光电二极管D2（3、4引脚）、输出光电二极管D3（5、6引脚）组成。1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。

　　当有IF流过时，D1发出红外光（伺服光通量 ）。该光分别照射在D2、D3上，产生控制电流IPD1和输出电流IPD2。D1两端的输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和K2，即：

　　

　　对于HCNR200，K1与K2为0.005，并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.0025到0.0075之间），但芯片的设计使得K1和K2相等。

　　在实际应用中，人们真正关心的是线性光偶电路的传输增益：K3=K2/K1，对于HCNR200，K3的典型值为1。