专利名称：一种光耦隔离通信电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子通信设备，特别是一种光耦隔离通信电路。
背景技术：
在现有的通信电路中，采用普通光电耦合器(简称光耦)的隔离通信电路难以满 足高速隔离通信的要求。图1给出了由普通光耦(例如型号为PS2701)组成的隔离通信电 路拓扑，图2和图3分别给出了该隔离通信电路的信号上升响应速度和下降响应速度的波 形。图2中，横坐标1格为20uS，纵坐标一格为IV，信号线与竖线相交的两处分别为电压上 升到10 %和90 %的点，A 56. 8uS表示从10 %到90 %的上升时间Tr，即实测的上升时间Tr 为56. 8us。图3中，横坐标1格为10uS，纵坐标一格为IV，信号线与竖线相交的两处分别为 电压下降到90 %和10 %的点，A 20. 8uS表示从90 %到10 %的下降时间Tf，即实测的下降 时间Tf为20. 8us。如果按照高速通信中信号的上升时间和下降时间各不超过传输信号的 高电平的1/10计算，此电路的动态响应速度较低，因此只能用于信号速率为1760bps以下 如1200bps的通信。为满足高速通信的要求，通常采用高速光耦来代替普通光耦，然而，这 种方案虽然在通信速度上能达到要求，但由于高速光耦比普通光耦在价格上要贵好几倍， 因此产品的成本较高。
发明内容
本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种满足高速隔离通信要求的 低成本的光耦隔离通信电路。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种光耦隔离通信电路，包括光电耦合器、第一上拉电阻和第二上拉电阻，所述光 电耦合器包括位于初级回路中的发光二极管和位于次级回路中的光敏三极管，所述发光二 极管的阳极通过所述第一上拉电阻接第一电压源，所述发光二极管的阴极接收初级信号， 所述光敏三极管的集电极耦合到第二电压源并输出次级信号，所述光耦隔离通信电路还包 括第一三极管、第一辅助电阻和第二辅助电阻，所述第一三极管的基极通过所述第一辅助 电阻接所述光敏三极管的发射极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电 极通过所述第二上拉电阻接所述第二电压源。所述光耦隔离通信电路还包括第二辅助电阻，所述第一三极管的发射极通过所述 第二辅助电阻接所述第一三极管的基极。优选地，所述光耦隔离通信电路还包括第一电容，所述第一电容并接在所述第一 上拉电阻两端。本发明有益的技术效果是本发明在光耦隔离通信电路增加了第一三极管和第一辅助电阻，第一三极管的基 极通过第一辅助电阻接光敏三极管的发射极，第一三极管的发射极接地并接至第一三极管 的基极，而第一三极管的集电极通过第二上拉电阻接第二电压源，光敏三极管的发射极电流作为第一三极管的基极电流，从而形成了两级驱动的结构，该两级驱动的结构起到改善 光耦隔离通信电路动态响应的作用，使得信号上升、下降时的响应速度提高，减少信号的上 升时间和下降时间，满足了高速隔离通信的要求；同时，与现有的采用高速光耦的隔离通信 电路相比，本发明是通过增加第一三极管和相关辅助电阻而构成两级驱动的结构，不需要 采用高速光耦就能实现高速隔离通信，因此电路的成本较低。优选地，可以在第一上拉电阻两端并接第一电容，第一电容在信号的下降沿起瞬 间提供大电流的功能，从而可进一步减少信号的下降时间。
图1为现有采用的普通光耦的隔离通信电路拓扑图；图2为图1所示的隔离通信电路中信号上升响应速度的波形图；图3为图1所示的隔离通信电路中信号下降响应速度的波形图；图4所本发明一种实施例的光耦隔离通信电路拓扑图；图5为本发明一种优选的实施例的光耦隔离通信电路拓扑图；图6为图5所示的隔离通信电路中信号上升响应速度的波形图；图7为图5所示的隔离通信电路中信号下降响应速度的波形图。
具体实施例方式以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。请参考图4，在一种实施例中，光耦隔离通信电路包括光电耦合器U15、第一上拉 电阻R88、第二上拉电阻R92、第一三极管Q4和第一辅助电阻R19，其中，光电耦合器U15包 括位于初级回路中的发光二极管D1和位于次级回路中的光敏三极管T1。在光耦初级回路， 发光二极管D1的阳极通过第一上拉电阻R88接第一电压源VI (如3. 3V)，发光二极管的阴 极接收初级信号TXD0 ；在光耦次级回路，光敏三极管T1的集电极耦合到第二电压源V2(如 5V)并输出次级信号TXD00，第一三极管的基极通过第一辅助电阻R19接光敏三极管T1的 发射极，第一三极管Q4的发射极接地GND1，第一三极管Q4的集电极通过第二上拉电阻R92 接第二电压源V2。优选增设第二辅助电阻R98，第一三极管Q4的发射极通过第二辅助电阻 R98接第一三极管Q4的基极。根据上述电路拓扑，第一三极管Q4的基极通过第一辅助电阻R19接光敏三极管T1 的发射极，使得光敏三极管T1的发射极电流作为第一三极管Q4的基极电流，从而形成了两 级驱动的结构，该两级驱动的结构可改善光耦隔离通信电路的动态响应能力，提高信号上 升、下降时的响应速度，减少信号的上升时间和下降时间。采用该电路，信号从10%到90% 的上升时间Tr为1. 22us,从90%到10%的下降时间Tf为300ns，通讯速度达到现有方案的 46倍。按照上升时间和下降时间各不超过高电平的1/10计算，该电路可以支持84745bps 的高速通讯，且由于不是靠采用高速光耦来实现高速度，该电路的成本也较低，从而以极小 的成本获得了高性能。请参考图5，在优选的实施例中，光耦隔离通信电路除了增加第一三极管Q4、第一 辅助电阻R19和第二辅助电阻R98，还设置了第一电容C10，第一电容C10并接在第一上拉 电阻R88两端。由于在光耦初级回路增加第一电容，第一电容在信号的下降沿起瞬间提供大电流的功能，从而本实施例的光耦隔离通信电路可进一步减少信号的下降时间。图6和图7分别给出了图5所示实施例在采用普通光耦时，信号上升响应速度和 下降响应速度的波形。图6中，横坐标1格为400nS，纵坐标一格为IV，信号线与竖线相交 的两处分别为电压上升到10%和90%的点，A 1. 18uS表示从10%到90%的上升时间Tr 为1. 18uS。图7中，横坐标1格为20nS，纵坐标一格为IV，信号线与竖线相交的两处分别为 下降到90%和10%的点，A :30. 4nS表示从90%到10%的下降时间Tf为30. 4nS。可以看 到，该电路的信号上升和下降时间都较已有的采用普通光耦的隔离通信电路大为缩短，动 态响应速度大大提高，达到现有方案的48倍。由于仍不是靠采用高速光耦来实现高速度， 该电路的成本也较低。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种光耦隔离通信电路，包括光电耦合器、第一上拉电阻和第二上拉电阻，所述光电耦合器包括位于初级回路中的发光二极管和位于次级回路中的光敏三极管，所述发光二极管的阳极通过所述第一上拉电阻接第一电压源，所述发光二极管的阴极接收初级信号，所述光敏三极管的集电极耦合到第二电压源并输出次级信号，其特征在于，所述光耦隔离通信电路还包括第一三极管和第一辅助电阻，所述第一三极管的基极通过所述第一辅助电阻接所述光敏三极管的发射极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过所述第二上拉电阻接所述第二电压源。
2.如权利要求1所述的光耦隔离通信电路，其特征在于，所述光耦隔离通信电路还包 括第二辅助电阻，所述第一三极管的发射极通过所述第二辅助电阻接所述第一三极管的基 极。
3.如权利要求1或2所述的光耦隔离通信电路，其特征在于，所述光耦隔离通信电路还 包括第一电容，所述第一电容并接在所述第一上拉电阻两端。
全文摘要
本发明公开了一种光耦隔离通信电路，包括光电耦合器、第一上拉电阻、第二上拉电阻、第一三极管和第一辅助电阻，光电耦合器包括位于初级回路中的发光二极管和位于次级回路中的光敏三极管，发光二极管的阳极通过第一上拉电阻接第一电压源，发光二极管的阴极接收初级信号，光敏三极管的集电极耦合到第二电压源并输出次级信号，第一三极管的基极通过第一辅助电阻接所述光敏三极管的发射极，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极通过第二上拉电阻接所述第二电压源。通过增加第一三极管和相关辅助电阻而构成两级驱动的结构，不需要采用高速光耦就能实现高速隔离通信，电路的成本较低。
文档编号H03K19/0175GK101854168SQ201010149089
公开日2010年10月6日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者叶梦麟 申请人:艾默生网络能源有限公司