基于TMS320F2812變頻電源的交流采樣系統(tǒng)設計

2 HCNR200簡介及其工作原理
HCNR200光電耦合器的內部結構如圖2所示。其中，LED為發(fā)光二極管；PD1，PD2是兩個相鄰匹配的光敏二極管。光敏二極管的PN結在反向偏置狀態(tài)下運行，它的反向電流與光照強度成正比，這種封裝結構決定了每個光敏二極管都能從LED得到近似相等的光強，從而消除了LED的非線性和偏差特性所帶來的誤差。當電流If流過LED時，LED發(fā)出的光被耦合到PD1和PD2，在器件輸出端產生與光強成正比的輸出電流IPDI和IPD2。PD1用來調節(jié)If，以補償LED的非線性和漂移特性；IPD2與PD1發(fā)出的伺服光通量成線性比例。其中。If，IPD1和IPD2滿足以下關系：

式中：K1，K2分別為輸入／輸出光電二極管的電流傳輸比，其典型值均在0．05％左右，K為傳輸增益。當一只HCNR200被制造出來后，其輸出側光電流IPD2和輸入側光電流IPD1之比是一個恒定值K，K在1±O．15之間。

這種先進的光電二極管調整設計確保了光電耦合器HCNR200的高線性度和穩(wěn)定性，可以較好地實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的隔離。

3 硬件電路設計
假設三相變頻電源接三角形負載，則在三相負載的每相上串一精密小電阻，通過檢測小電阻的端電壓就可以由DSP中斷程序計算出所需的電壓、電流值。由HCNR200構成的電壓采集電路如圖3所示。電路由反饋電路、隔離電路、電流電壓轉換電路、限幅電路等幾部分構成。兩個運放接在不同的工作電源和地上，實現(xiàn)了隔離。運放選擇高精度運放CA3130A，該運放采用15 V單電源供電，最大共模輸入電壓為15 V，最大輸出電壓為13．3 V，負載為2 kΩ。

圖3中，U1構成反饋電路。利用PD1檢測LED的光輸出量，并自動調整通過LED的電流，以補償LED光輸出的變化及任何其他原因引起的非線性，因此該反饋放大器主要用于穩(wěn)定LED的光輸出，并使其線性化。輸入信號Vin是被測量，由采樣電阻兩端的交流電壓經二極管整流得到，其范圍取在O～5 V之間。