光耦通讯电路、通讯芯片和空调的制作方法

本申请涉及光耦通讯技术领域，具体涉及一种光耦通讯电路、通讯芯片和空调。

背景技术：

目前空调行业主流通讯方式以485通讯和通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)通讯为主。这两种通讯方式通讯两端都需要进行信号隔离处理，而隔离的处理方式最普遍最合适的就是通过光耦进行隔离。

但是，由于光耦自身特性的原因，温度对电流传输比(Current transfer ratio，CTR)影响很大，可能导致信号识别错误，从而出现通讯异常，通讯故障率较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种光耦通讯电路、通讯芯片和空调，以解决现有技术中的光耦通讯电路通讯故障率较高的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种光耦通讯电路，包括信号传送模块、放大模块、光耦合器和信号接收模块；

所述光耦合器包括输入端和输出端；

所述信号传送模块、所述放大模块和所述输入端形成第一回路；

所述信号接收模块与所述输出端形成第二回路；

所述信号传送模块输入第一信号时，所述第一回路处于导通状态，所述放大模块对所述第一回路的电流进行放大，使所述第二回路的电流小于所述第一回路的电流与所述光耦合器的电流传输比的乘积。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述放大模块包括放大器和第一电阻；

所述放大器和所述信号传送模块均与所述第一电阻相连。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述放大器为NPN型三极管；

所述第一电阻与所述NPN型三极管的基极相连；

所述NPN型三极管的集电极与所述输入端的负极相连；

所述NPN型三极管的发射极与接地端相连。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述第一信号为高电平信号。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述放大器为PNP型三极管；

所述第一电阻与所述PNP型三极管的基极相连；

所述PNP型三极管的集电极与所述输入端的正极相连；

所述PNP型三极管的发射极与供电电源相连。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述第一信号为低电平信号。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述放大器为NMOS管；

所述第一电阻与所述NMOS管的栅极相连；

所述NMOS管的漏极与所述输入端的负极相连；

所述NMOS管的源极与接地端相连。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述放大器为PMOS管；

所述第一电阻与所述PMOS管的栅极相连；

所述PMOS管的漏极与所述输入端的正极相连；

所述PMOS管的源极与供电电源相连。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，还包括第二电阻；

所述第二电阻串接在供电电源和所述输入端之间，或者，所述第二电阻串接接地端和所述输入端之间。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述光耦通讯电路应用于485通讯方式的通讯设备中。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述光耦通讯电路应用于通用异步收发传输器UART通讯方式的通讯设备中。

进一步地，上述所述的光耦通讯电路中，所述信号传送模块输入第二信号时，所述第一回路和所述第二回路均处于截止状态。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种通讯芯片，设置有如上所述的光耦通讯电路。

根据本申请实施例的第三方面，提供一种空调，包括内机主板、外机主板和如上所述的光耦通讯电路；

所述内机主板和所述外机主板分别与所述光耦通讯电路相连。

本申请的光耦通讯电路、通讯芯片和空调，通过在信号传送模块和光耦合器的输入端之间设置放大模块，使得光耦合器导通时，第一回路的电流IF被放大，保证光耦合器温度发生变化时，仍满足IC≤IF*CTR，实现了主板在温度发生变化的情况下，仍可以识别信号传送模块的输入信号。采用本申请的技术方案，能够减少通讯异常现象，降低通讯故障率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为现有技术的光耦通讯电路的原理图；

图2为图1中光耦通讯电路的应用示意图；

图3为本申请的光耦通讯电路的结构示意图；

图4为本申请的光耦通讯电路的一种原理图。

图5为本申请的光耦通讯电路的另一种原理图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1为现有技术的光耦通讯电路的原理图，图2为图1中光耦通讯电路的应用示意图，如图1和图2所示，现有技术中的光耦通讯电路由信号传送模块TX、第二电阻R2、光耦合器U1、信号接收模块RX和第三电阻R3组成，信号传送模块TX、第二电阻R2和光耦合器U1形成第一回路，光耦合器U1、信号接收模块RX和第三电阻R3形成第二回路。该光耦通讯电路结构简单，成本低廉，只需设置两个光耦通讯电路，即可实现两个通讯主板U2之间的通讯，但是受限制于通讯双方主板U2的影响，主板U2接收，发送电流需要小于4mA以下保证主板U2长期可靠运行。另外主板U2对接收信号的高低电平进行识别，电平大于2.4V可以被认为是高电平，电平小于0.6V可以被认为是低电平，电平在0.6V-2.4V间电平无法识别。所以由于主板U2的参数为：电流I≤4mA，高电平VH≥2.4V，低电平VL≤0.6V。

具体地，如图1所示，IF≤4mA，供电电源VCC加载在第二电阻R2后，当信号传送模块TX输入高电平时，第一回路电流IF＝0，第二回路电流IC＝0，光耦合器U1的输出端U12(副边三极管)截止，信号接收模块RX的电压为3.3V，符合要求；当信号传送模块TX输入低电平时，需要保证光耦合器U1的输出端U12饱和导通IC≤IF*CTR时，信号接收模块RX的电压等于光耦合器U1的输出端U12饱和导通压降0.4V，即Vce＝0.4V，小于0.6V符合要求；假设光耦副边三极管饱和导通状态IC＝(3.3-0.4)/R3，只要R3足够大，IC就可以满足条件：IC≤IF*CTR。但是对于普通光耦合器U11小于毫安级别时，光耦合器U1开关时间就会变得非常长，可能导致信号识别错误，在大于9600bps波特率通讯上容易出现通讯异常。在如上的条件限制下，当光耦合器U1在温度影响下，由于CTR变化，可能导致IC≥IF*CTR。光耦合器U1不在饱和导通，这时RX＝3.3-ICR3≥0.6V使主板U2无法识别，导致通讯故障。

因此，为了解决上述技术问题，本实施例提供了以下技术方案。

图3为本申请的光耦通讯电路的结构示意图，如图3所示，本实施例的光耦通讯电路在图1的基础上增设了放大模块T，其具体可以包括信号传送模块TX、放大模块T、第二电阻R2、光耦合器U1和信号接收模块RX；光耦合器U1包括输入端U11和输出端U12；信号传送模块TX、放大模块T和输入端U11形成第一回路，例如，第二电阻R2串接在第一回路中供电电源VCC与输入端之间，或者，第二电阻R2串接在第一回路中接地端GND与输入端之间；信号接收模块RX与输出端U12形成第二回路。

在一个具体实现过程中，可以通过第二电阻R2控制放大模块T处于饱和区，信号传送模块TX输入第一信号时，可以时放大模块T导通，进而使得输入端U11导通，这样第一回路即处于导通状态，第一回路的电流可以被放大模块T放大一个数量级，在其它设计不变的情况下，由于CTR受温度影响时，是在原数量级上变化的，而第一回路的电流增大一个数量级后，可以使第二回路的电流IC小于第一回路的电流IF与光耦合器U1的CRT的乘积，即满足IC≤IF*CTR，主板U2可以识别信号传送模块TX的输入信号，减少了出现通讯异常的现象，降低了通讯故障率。当信号传送模块TX输入第二信号时，第一回路处于截止状态，进而使得第二回路也处于截止状态，RX＝3.3V，符合要求。

需要说明的是，光耦合器U1本身电流不能太大，本实施例优选为放大后的第一回路电流小于100mA。

本实施例的光耦通讯电路，通过在信号传送模块TX和光耦合器U1的输入端U11之间设置放大模块T，使得光耦合器U1导通时，第一回路的电流IF被放大，保证光耦合器U1温度发生变化时，仍满足IC≤IF*CTR，实现了主板U2在温度发生变化的情况下，仍可以识别信号传送模块TX的输入信号。采用本申请的技术方案，能够减少通讯异常现象，降低通讯故障率。

图4为本申请的光耦通讯电路的一种原理图，如图4所示，本实施例中，放大模块T包括放大器和第一电阻R1，放大器和信号传送模块TX均与第一电阻R1相连。其中，放大器可以为NPN型三极管Q1；第一电阻R1与NPN型三极管Q1的基极b1相连；NPN型三极管Q1的集电极c1与输入端U11的负极相连；NPN型三极管Q1的发射极e1与接地端GND相连；第二电阻R2与输入端U11的正极相连。

在一个具体实现过程中，可以通过第二电阻R2控制NPN型三极管Q1保持在饱和区，这样，当信号传送模块TX输入高电平信号时，经过第一电阻R1分压使得NPN型三极管Q1导通，供电电源VCC对光耦合器U1供电时，经第二电阻R2限流、分压使得发光二极管导通，进而使光敏三极管导通，第一回路电流IF可以被NPN型三极管Q1放大一个数量级，得到一个相对较大的电流，而不再受主板U2的电流影响，提高了通讯质量。

具体地，当信号传送模块TX输入高电平信号，NPN型三极管Q1导通，光耦合器U1导通，这时IF＝(VCC-VF-VCES)/(R4+RCE)，其中，VF为发光二极管饱和压降，一般取1.3V，VCES为NPN型三极管Q1饱和压降，一般取0.2V，RCE为NPN型三极管Q1集电极和发射极之间的等效电阻，NPN型三极管Q1饱和时等效为0，即IF＝(VCC-VF-VCES)/R4，所以IF由R4决定，而不再受主板U2的电流影响，且能够满足IC≤IF*CTR，实现了主板U2在任一温度下仍可以识别信号传送模块TX的输入信号。采用本申请的技术方案，能够减少通讯异常现象，降低通讯故障率。

在实际应用中，放大器还可以将NPN型三极管Q1替换为NMOS管；对应地，第一电阻R1与NMOS管的栅极相连；NMOS管的漏极与输入端U11的负极相连；NMOS管的源极与接地端GND相连；第二电阻R2与输入端U11的正极相连。其实现原理与图4所示实施例的光耦通讯电路的实现机制相同，详细请参考上述相关记载，在此不再赘述。

图5为本申请的光耦通讯电路的另一种原理图，如图5所示，本实施例中，放大器可以为PNP型三极管Q2；第一电阻R1与PNP型三极管Q2的基极相连；PNP型三极管Q2的集电极与输入端U11的正极相连；PNP型三极管Q2的发射极与供电电源VCC相连；第二电阻R2分别与输入端U11的负极和接地端GND相连。

本实施例与图4所示实施例的区别仅在于采用的三极管型号不同，且当信号传送模块TX输入高电平信号时，第一回路导通，当信号传送模块TX输入低电平信号，第一回路截止，但其实现原理与图4所示实施例的光耦通讯电路的实现机制相同，详细请参考上述相关记载，在此不再赘述。

在实际应用中，放大器还可以将PNP型三极管Q2替换为PMOS管；对应地，第一电阻R1与PMOS管的栅极相连；PMOS管的漏极与输入端U11的正极相连；PMOS管的源极与供电电源VCC相连；第二电阻R2分别与输入端U11的负极和接地端GND相连。其实现原理与图5所示实施例的光耦通讯电路的实现机制相同，详细请参考上述相关记载，在此不再赘述。

在实际应用中，本实施例的光耦通讯电路可以应用于485通讯方式的通讯设备中，也可以应用在UART通讯方式的通讯设备中，本实施例不做具体限制。

本申请还提供一种通讯芯片，该通讯芯片中设置有如上实施例所述的光耦通讯电路。

本申请还提供一种空调，该空调包括内机主板U2、外机主板U2和如权上实施例的光耦通讯电路；

内机主板U2和外机主板U2分别与光耦通讯电路相连，内机主板U2与外机主板U2利用该光耦通讯电路实现通讯。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。