[發明專利]一種提高光耦傳輸特性的電路

在審

• 申請號: 201711216887.8
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107947782A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 董健;董偉;陳悅
• 申請（專利權）人: 南京優倍電氣有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光耦應用電路技術領域，尤其涉及一種提高光耦傳輸特性的電路。

背景技術

光耦合器(opticalcoupler，英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。普通光耦由于其成本低廉、品種多、生產廠家多等因素，在信號傳輸和隔離的電路及產品中得到了廣泛應用。

圖1為光耦的典型應用電路，圖2為圖1的輸入和輸出波形圖，但是在應用時，由于光耦本身固有的特性導致其傳輸特性較差，尤其是在當傳輸頻率達到10KHz時，在設備的整個溫度范圍中已經不能正常傳輸，如果再用來傳輸不同占空比的信號，比如PWM信號、通訊信號，傳輸影響就更大了。在上述的應用場合，光耦會大大的影響整個系統的可靠性和性能指標，即使使用高速光耦，這些問題也不可避免。圖3為環境溫度為25℃下內部發光管電流為2mA下輸出響應時間與負載電阻關系曲線圖，從圖2和圖3可以看出：

1)光耦輸出的高低電平值不一定是電源Vcc或地，實際輸出的高低電平值還跟負載電阻有關；

2)負載電阻越小，響應時間越短；

3)內部發光管關閉時輸出幅度變化到約10％時的時間t_s比到幅度變化90％時間t_f要小得多，t_f是t_s的15倍左右，且不與幅度變化成正比。同時，t_s本身就比較小；

4)內部發光管導通時幅度變化約10％時的時間t_d比到幅度變化90％時間t_r要小。但與t_s、t_f的差值相比較，t_d、t_r相差不大，也就是說，內部發光管導通和關閉導致輸出上升沿和下降沿時時間差別比較大，又都不與輸出幅度成比例；

5)輸出通常都以固定值作為高低電平的判定閾值，那么就造成輸出高低電平的時間與輸入相比較發生較大變化，使得整體的性能指標大大下降。

以上是基于環境溫度為25℃下內部發光管電流約為2mA下單個光耦特性，對于在整個光耦的使用溫度范圍內，以及在不同個體之間電流傳輸比(Current Transfer ratio)會變化很大，不僅導致上升沿和下降沿時間發生較大變化，而且輸出的幅度及高低電平值也會發生較大的變化。另外從圖2可以看出，當低電平值VL高于閾值電平時接收端便認為是沒有脈沖信號了。這樣就會給整體的性能帶來更大的影響。雖然用高速光偶或特殊光耦，在這些問題上會稍微好一些，但仍不能較好的解決這些問題，同時成本也會增加很多。

發明內容

本發明提供了一種可以提高光耦傳輸特性的電路，該電路使得光耦產品更加可靠和穩定，同時可以降低成本。

為了實現本發明的目的，所采用的技術方案是：一種提高光耦傳輸特性的電路，包括跟隨光耦輸出值的浮動閾值電路和比較器，跟隨光耦輸出值的浮動閾值電路的輸出端和比較器的一輸入端相連，比較器的另一輸入端直接連接在光耦輸出端上，光耦輸出信號從最高或最低電平開始變化到總幅度的某比例值的電平值作為跟隨光耦輸出值的浮動閾值，當光耦輸出信號大于跟隨光耦輸出值的浮動閾值時，比較器電平輸出端翻轉，從而輸出相應的高低電平。

作為本發明的優化方案，某比例值的范圍是0.1％-40％。

作為本發明的優化方案，跟隨光耦輸出值的浮動閾值電路包括第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R4、第二電阻R5、第三電阻R6和電容C1，第一二極管D1的正極和第二二極管D2的正極均與光耦的輸出端相連，第一電阻R4的一端和電容C1的一端均與第二二極管D2的負極相連，電容C1的另一端接地，第二電阻R5的一端與第一電阻R4的另一端相連，第二電阻R5的另一端接地，第三電阻R6的一端與第一二極管D1的負極相連，第三電阻R6的另一端與第二電阻R5的一端相連，比較器的正極輸入端與第三電阻R6的一端相連，比較器的負極輸入端與第三電阻R6的另一端相連。

作為本發明的優化方案，跟隨光耦輸出值的浮動閾值電路還包括第四電阻R7，第四電阻R7的一端與第三電阻R6的另一端相連，第四電阻R7的另一端接供電電源。