线性光耦是一种用于模拟信号隔离的光耦器件，和普通光耦一样，线性光耦真正隔离的是电流。线性光耦能够保护被测试对象和测试电路，并减小环境干扰对测试电路的影响。
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.
线性度:HCNR200:0.25[%],HCNR201:0.05[%];
线性系数 K3:HCNR200:15[%],HCNR201:5[%];
温度系数: -65ppm/oC;
隔离电压:1414V;
信号带宽:直流到大于 1MHz.
假定所有电路都是工作在线性范围内的,要想做到这一点需要对运放进行合理选型,并且确定电阻的阻值.
运放选型
运放可以是单电源供电或正负电源供电,上面给出的是单电源供电的例子.为了能使输入范围能够从0到VCC,需要运放能够满摆幅工作,另外,运放的工作速度,压摆率不会影响整个电路的性能.线性光耦单运放电路能够满足以上要求,TI可以作为HCNR200/201的外围电路.
阻值确定
电阻的选型需要考虑运放的线性范围和线性光耦的工作电流IFmax.已知的情况下,K1IFmax又确定了IPD1的值IPD1max,这样,由于Vo的范围最小可以为0,这样,由于考虑到IFmax大有利于能量的传输,这样,一般取另外,由于工作在深度负反馈状态的运放满足虚短特性,因此,考虑IPD1的限制,这样,R2的确定可以根据所需要的放大倍数确定,例如如果不需要方法,只需将R2=R1即可.另外由于光耦会产生一些高频的噪声,通常在R2处并联电容,构成低通滤波器,具体电容的值由输入频率以及噪声频率确定.
参数确定实例假设确定Vcc=5V,输入在0-4V之间,输出等于输入,采用LMV321运放芯片以及上面电路,下面给出参数确定的过程.
确定IFmax:HCNR200/201的手册上推荐器件工作的25mA左右;
确定R3:R3=5V/25mA=200;
确定R1:;
确定R2:R2=R1=32K.
如果对被测试量的量程变化范围要求较大、精度要求较高时，使用反馈型线性光耦器件无疑是比较合适的。但是，在光耦的线性化使用或者说在使用线性光耦器件的过程中，其线性度往往并不能完全令人满意。根据实践经验，关键在于要充分理解光耦器件自身的一些特点以及在光耦器件中使用反馈机制改善线性度的原理。只要在设计过程中合理地选择器件和小心设计电路，即使采用普通光耦器件，也同样能达到很好的效果，这里要注意以下几点
1、必须充分认识到光耦为电流驱动型器件，要合理选择反馈电路中所使用的运放，必须保证运放拥有合适的负载能力，以便在正常工作时驱动光电二极管。
2、当采用普通光耦器件时，要尽量采用多光耦器件，而不要采用单光耦器件，因为多个光耦集成在一片芯片上有利于从材料及工艺的角度保证多个光耦之间特性趋于一致，而正是由于多个光耦特性的一致才保证了反馈对改善线性的作用。
3、由于线性光耦在使用过程中引入了反馈机制，所以不适用于被测信号变化太快或者频率很高的场合。根据以上原则，使用普通光耦器件和反馈型线性光耦器件是可以成功地在电力直流系统监控模块中实现对直流母线电压信号的采集与隔离的，其线性度和精度都是令人满意的。
