基于HCNR201的電壓采集隔離電路設計
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根據相對誤差的定義，即測量的絕對誤差與被測量真值之比乘以100％所得的數值，其定義式為δ=△／L×100％。其中δ為相對誤差(一般用百分數給出)；△為絕對誤差；L為被測量真值。所以得到這組數據的相對誤差的平均值為0．5％。
按照定義，擬合直線的線性度(即非線性誤差)為測量曲線與擬合直線的最大偏差和滿量程輸出的百分比，由Matlab可以得到該電路的非線性誤差為0．02％。
線性光耦HCNR201的理想非線性誤差為0．01％，而實際隔離電路的非線性誤差為0．02％，原因主要有以下幾點：
①電源誤差。實驗過程中隔離前后的供電電源是由兩臺微機電源提供，微機電源本身提供的電壓±15 V是存在偏差的。
②其他器件誤差。組成該隔離電路的器件的非線性度、穩定性以及精確度也影響了電路的線性度。
③環境影響。實驗過程中環境因素對電路中其他器件的影響，如溫濕度對器件溫漂的影響等。
根據上述原因，改善的措施有：
①供電電源由DC-DC電源模塊來提供，DC-DC具有電源效率高、發熱量小、輸出電壓穩定和紋波小等特點。
②更改組成隔離電路的器件。例如，可以采用精密的OP-97類型的運算放大器，能夠提供pA級的偏置電流和mV級的偏移電壓；另外，根據HCNR201的數據手冊，可以在運算放大器和光電二極管的輸入端用開爾文連接法來連接，以確保電路的精確度。
3 方案改進
3．1 改變供電電源
下面改變電路的供電電源對電路進行驗證，用2個由24 V轉換為±15 V的DC-DC來為該隔離電路進行供電，改變供電電源時隔離前后輸入／輸出電壓的比較如表2所列。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/177865.htm
從表2中可以看出，通過使用DC-DC為電路供電后，輸入電壓和輸出電壓之間的誤差已經大大減小。經改進后的數據的相對誤差的平均值為0．3％，其非線性誤差改變不明顯，說明改變供電電源對電路的線性度影響不大，所以采取另外一種方法——替換電路中的運算放大器，來驗證電路的線性度能不能大幅提升。
3．2 更換器件
考慮到改變DC-DC仍然不能大大縮短隔離電路的非線性誤差和器件線性度的距離，采用OP27的運放來代替TL082，OP27是具有低噪聲、低漂移、高速、高開環增益和高性能等特點的超低噪聲精密單運放，用其替代運算放大器TL082后得到的數據如表3所列。
經實驗證明，用運算放大器OP27替換電路中的TL082使得輸入電壓和輸出電壓之間的誤差大大減小，利用這組數據經Matlab可以進行直線擬合，并能夠得到擬合直線的斜率、截距以及線性度(即非線性誤差)等。其中，該擬合直線的斜率為0.9997，截距為0.00041，其非線性誤差為0.015％。由表3可知電路的誤差已經非常小，并且考慮到若干元件構成電路時非線性誤差會增大，所以該電路的線性度已經比較理想了。
結語
由上述實驗中的數據及圖形可以得出，由HCNR201及其外圍器件組成的隔離電路由于受到供電電源誤差、其他器件誤差以及環境岡素的影響而導致電路線性度不理想的情況可以改善。通過將供電電源由微機電源更換為DC-DC電源，以及將其他器件更換為精密器件來提高隔離電路的線性度和精度。同時，經現場使用證明，本文給出的電壓測量電路能夠對電動汽車中的鋰電池進行安全、準確的電壓采集，也充分利用了光耦繼電器AQW214的各個特點；基于線性光耦HCNR201的電壓隔離電路實現了高穩定性和線性度的信號隔離，因此，該電路也可廣泛地應用在各數據采集的輸入／輸出電路中。
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