光电耦合器在伺服系统中的应用

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1、光电耦合器在伺服系统中的应用时间：2012-04-0914:57:31来源：山西电子技术作者：张文新，王永珍摘要：光电耦合器是一种发光器件和光电器件组成一体，完成电■光■电转换的器件。在此介绍了高速光耦、线性光耦的结构和原理及其在伺服系统中的应用，充分体现了光耦体积小、响应速度快、隔离效果好、具有较强的抗干扰能力的优点。关键词：光电耦合器；线性光耦；伺服系统在工业控制系统的现场中，存在着各种各样的干扰，需要不同的方法来抗干扰，隔离就是其中的一种。由于光耦具有体积小、信号单向传输、输出信号对输入端无相互影响、共模抑制比大等

2、特点，使其获得广泛应用。本系统利用光耦将驱动电路的控制部分和主冋路隔离,避免主回路中的强电干扰控制回路中的弱电信号，同时保证人工在线调试的时候更加安全;在电压采样电路中利用线性光耦实现模拟量与数字量之间的隔离，且输出跟随输入变化，保证较高的线性度。1系统概述本系统以DSP芯片TMS320LF2812为核心，IPM芯片为驱动，运用矢量控制算法控制永磁同步电机。主要包括弱电控制、强电驱动以及信号采集3部分。其川弱电控制部分是系统的控制核心，主要完成对电机的控制、信号量的设定；强电驱动部分是由逆变电路、整流桥和单相交流电源组成

3、，将AC220V交流电转化为频率可控的三相交流电来驱动电机；信号采集部分则由电流、电圧、测速传感器组成，负责对电机进行电流、电圧和转速的检测,为系统提供反馈信号。为避免高电压信号及模拟信号串入控制电路对系统造成干扰，本设讣在低压控制电路与强电功率电路之间，信号采集电路屮均使用光电隔离器对电路进行隔离。2光电隔离电路的应用2.1低压控制电路与强电驱动部分之间的光电隔离设计用低压器件测量、控制高电压，如没有电气隔离，高电压、强电流很容易串入低压器件,并将其烧毁，本设计釆用光电隔离器件进行隔离。2.1.1隔离器件的选择为实现低

4、压数字电路和高压驱动电路之间的电气隔离，本设计采用光耦隔离，另外，由于SVPWM算法输出信号频率较高，需要反应速度较快的光耦，故设计中选用一款专用的IPM驱动芯片HCPL・45O4。HCPL-4504是美国安捷伦公司专为IPM等功率器件设计的高速光电隔离接口芯片，瞬间共模比为i5kV/Rs,内部集成高灵敏度光传感器，可以准确、快速反应信号变化状况，极短的寄生延时适合于IPM,是功率器件接口的完美解决方案。2.1.2电路原理的设计原理图如图1所示。DCND74LVC4245AIPMDGNDSIHCPL-4501的电B993

5、*电■心V电n5NC—r佥夕JrVn6SMCCWiHCPL4504由于HCPL-4504需要的驱动电流为16mA,而DSP输出为3・3VTTL电平标進，其输出的电流只有nA数量级，系统采用电平转换驱动芯片进行驱动。HCPL-45O4的典型电路屮建议，C1选取10〜lOOPpF,R3选取10〜20k,R3的选择与IPM的功率有关，R3越小，可以驱动的IPM的功率越大，根据系统要求，本设计C1选择68pF,R3选择10k。2.2电压采样电路屮的光电隔离电路2.2.1隔离器件的选择以上电路，光耦的次级处于开关状态，而在电压采样

6、电路中，利用的是信号的线性关系,显然以上光耦不能满足系统的要求。线性光耦的特点是输出信号随输入信号变化而成比例变化，为模拟信号传输的简单化、高精度化带来了方便。2.2.2HCNR201的结构及工作原理HCNR201光电耦合器的内部结构如图2所示。D2D3图2HCNR201的内部结