¿Cuál es la forma correcta de medir el voltaje con un optoacoplador?

Estoy usando un optoacoplador para medir un voltaje, estoy haciendo un bucle de corriente para controlar la corriente a través del LED, así que estoy usando tres amplificadores operacionales: uno para medir el voltaje, otro para configurar una compensación de corriente porque a corrientes muy bajas, el CTR está lejos de ser lineal y, finalmente, un tercero para hacer el bucle de corriente real.

Diagrama de circuito

Mido el voltaje con un uC en los puntos marcados y obtengo esta caracteristica

Gráfico de corriente de transistor vs corriente de LED

La saturación comienza con una corriente bastante baja para el LED, alrededor de 5 mA. Los resultados que obtengo jugando con el punto de operación no son malos: la escala correcta es para el error, ambas escalas en voltios.

Comportamiento esperado y real.

Pero me pregunto si es una mejor manera de hacerlo, por ejemplo, no estoy usando la base del transistor externamente, ¿sería esa una mejor opción que la compensación actual? ¿Eso aumentaría la región lineal?

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Kevin White, ¿te refieres a hacer esto?

Diagrama de circuito

Esa es definitivamente una solución más simple y permite evitar las matemáticas para calcular el voltaje a través de la función de transferencia del amplificador operacional y la regresión lineal.

No leí todos los detalles, pero después del primer párrafo me di cuenta de que probablemente quieras buscar en Google "optoacoplador de alta linealidad". Lamentablemente, el nombre es un poco engañoso, ya que no es solo un mejor optoacoplador regular.
Re último párrafo, mejor en qué sentido?
Sí, probablemente sería mejor con otro optoacoplador como el IL300, estoy usando un 4n27, pero ¿qué pasa con las fuentes de alimentación de computadora baratas? ¿Están usando optoacopladores de alta linealidad o simplemente otro método?
De todos modos, este es mi documento goto para mejores circuitos de optoacopladores lineales (de varias maneras): avagotech.com/docs/5954-8430E En cuanto a las fuentes de alimentación, las no linealidades se tienen en cuenta al diseñar el bucle de control (si no recuerdo mal) por lo que no necesita ser muy lineal. Es posible que desee hacer eso como una pregunta más enfocada, por ejemplo, "¿cómo tratan los diseños SMPS las no linealidades del optoacoplador?". Este último se trata en vishay.com/docs/83711/appn55.pdf (todavía no leído)
La opción de usar voltaje/frecuencia y frecuencia/voltaje para aprovechar los optoacopladores digitales parece una buena idea.
Sí, en diseños más caros, pero los SPMS no hacen eso. Después de verlo con más detalle, el último documento (vishay) que indiqué está bastante lejos de los diseños estándar de SMPS. Querrás leer uno de los libros de Christophe Basso para eso. Los cálculos que hacen posible un TL431+opto SMPS simple son bastante complejos.
En realidad, hay algunos artículos gratuitos sobre eso, por ejemplo, controleng.com/single-article/…
En realidad, tuve que buscar un tercer artículo para entender la esencia: "Al crear la señal de error en el lado secundario en lugar de intentar transferir una señal al primario que es proporcional al voltaje de salida, los efectos de la no linealidad del optoacoplador y se puede minimizar la variación de alta ganancia". (Esto fue realmente digno de su propia pregunta EE.SE...)
Y después de leer esos tres artículos... eso es todo lo que hacen para lidiar con la no linealidad opto. Todos los cálculos de retroalimentación utilizan la teoría de retroalimentación lineal estándar.
Sí, la forma en que lo ha mostrado debería brindar una mejora significativa con respecto a un solo optoacoplador. Utilicé esa disposición con éxito antes de que dispositivos como el IL300 estuvieran disponibles.
El tl431 parece una opción, es barato y fácil de encontrar. Me llevará un par de horas leer los tres artículos para discutir esto mejor, pero ¿qué opinas del tl431 frente a la opción de optoacoplador de la serie to?
Manzanas a naranjas. La solución SMPS es enviar una diferencia (referencia menos medida) a través del optoacoplador, porque eso es todo lo que necesitan para un lazo de control. Pero si necesita enviar el rango de voltaje completo... no se aplica.

Respuestas (2)

Un método que he usado con éxito para transferir una señal lineal a través de un optoacoplador es usar un segundo optoacoplador para proporcionar la retroalimentación negativa. Esto compensa las no linealidades. El LED del segundo optoacoplador se pone en serie con el principal y el fototransistor del segundo se usa en la ruta de retroalimentación del amplificador de excitación.

Hay optoacopladores disponibles como este ( Optoacoplador lineal ) con dos fotodiodos iluminados desde el mismo LED específicamente para este propósito.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Dado que está digitalizando esta señal de todos modos, consideraría esto:

Abandone el ADC del micro y use uno discreto. Luego aísle las líneas digitales en su lugar. Esto le brinda una linealidad mucho mejor a (posiblemente) un costo de lista de materiales ligeramente más alto.

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