光耦通信加速系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种光耦通信加速系统，包括与通信设备数据接收端连接的第一光耦，所述第一光耦连接有电压反馈电路和与所述电压反馈电路连接的电流维持电路。所述电压反馈电路使第一光耦的输出电压摆幅仅为0.8~1.0V，使得第一光耦内的光敏三极管不会进入饱和状态，避免了过长时间的饱和电荷泄放的问题；所述电流维持电路，具有快速启动的特点，使得第一光耦在快速导通以后，只要光电流输出开始降低就能使逻辑输出晶体管立即截止，并不需要等待光电流完全泄放完毕。所述电压反馈电路在第一光耦的导通的过程中起着关键作用，所述电流维持电路在第一光耦的截止过程中起着重要的作用，二者的结合大大提高了通信速率、降低了电平跳变延迟。

【技术实现步骤摘要】
光耦通信加速系统
本专利技术涉及一种通信隔离技术，尤其涉及一种光耦通信加速系统。
技术介绍
现有隔离通信技术主要分三种：光耦隔离、变压器隔离和电容隔离通信技术。其中，电容隔离通信技术成本很低，但不能隔离快速变化的干扰信号，只能用于极少的特定领域；变压器隔离通信技术只能通过较高频率的信号，对于长脉冲需要特别调制，成本很高；光耦隔离通信技术具备非常好的隔离效果，完全不受电磁干扰，是一种最成熟、使用最广泛的隔离技术。通常的光耦通信隔离IC分三类：第一类，简单的LED和光敏三极管的模拟光耦；第二类，带基极引出极的LED、光电二极管和放大晶体管的高速光耦；第三类，内置光电流检测器和信号处理电路的逻辑型光耦。对于高速应用，只能选用后两种价格比较高的光耦器件，特别是逻辑型光耦，虽然信号特性很好，但是应用不是很多，价格很高，难以在成本敏感型产品中得到应用。模拟光耦应用面广、价格低廉，但是用于数据通信时，时间延迟严重，通信速率不到10kbps。如果能将模拟光耦的通信速率提高，就可以在低成本设备中使用光耦隔离技术了。但是，即使将负载电阻减低很多，模拟光耦的延迟特性仍然使高速通信无法完成，并且电流的传输比变化范围宽，同时电池供电等部分应用的电源电压的大幅度变化，使得接收到的光电流变化更大，使得此类光耦电路无法适应需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种光耦通信加速系统，即使使用廉价的低速光耦，也可以实现可靠、高速的数据通信。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种光耦通信加速系统，包括与通信设备数据接收端连接的第一光耦，所述第一光耦连接有电压反馈电路和与所述电压反馈电路连接的电流维持电路。对于上述技术方案的改进，所述电压反馈电路包括第三三极管、第四三极管、第五三极管、第四电阻、第五电阻和第七电阻；所述第三三极管(Q3)的发射极和第四三极管(Q4)的集电极都与第一光耦(1)连接，所述第三三极管(Q3)的基极和第五三极管(Q5)的集电极连接，所述第三三极管(Q3)的集电极和第四三极管(Q4)的基极连接，所述第四三极管(Q4)的发射极和第五三极管(Q5)的发射极连接，所述第五三极管(Q5)的基极通过与之串联的第五电阻(R5)与所述第三三极管(Q3)的发射极和所述第四三极管(Q4)的集电极连接，并且所述第五三极管(Q5)的集电极通过与之串联的第四电阻(R4)与所述第一光耦(1)的电源端连接；所述第七电阻(R7)的两端分别与所述第五三极管(Q5)的基极和发射极连接。对于上述技术方案的进一步改进，所述电流维持电路包括第二电容、第六电阻、第八电阻和第九电阻；所述第二电容(C2)一端通过第六电阻(R6)与所述第三三极管(Q3)的集电极相连；所述第八电阻(R8)与所述第二电容(C2)并联；所述第九电阻(R9)一端与所述第二电容(C2)另一端连接，所述第九电阻(R9)另一端与所述第四三极管(Q4)的发射极连接。对于上述技术方案的进一步改进，所述光耦通信加速系统还包括与通信设备数据发送端连接的第二光耦，所述第二光耦连接有互锁恒流源电路，所述互锁恒流源电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管、二极管和第一电容；所述第一三极管的集电极与所述第二光耦连接；所述第一电阻的一端和所述第二三极管的基极都连接于所述第一三极管的发射极，并且所述第二三极管的发射极连接于所述第一电阻的另一端，所述第二三极管的集电极连接于所述第一三极管的基极；所述二极管(D1)与所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)串联，并且所述二极管(D1)的正极与第二电阻(R2)一端连接，所述二极管(D1)的负极与所述第一电阻(R1)的另一端相连，所述第二电阻(R2)另一端与所述第三电阻(R3)一端相连，所述第三电阻(R3)另一端与所述第二三极管(Q2)的集电极相连；所述第一电容(C1)一端连接于所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)之间，所述第一电容(C1)另一端与输入信号连接。对于上述技术方案的进一步改进，所述第一光耦和第二光耦采用的芯片型号都是PC817。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：(1)通信速率高；(2)传输稳定性强。附图说明图1是本专利技术所述的光耦通信加速系统中的电压反馈电路和电流维持电路的电路原理图；图2是本专利技术所述的光耦通信加速系统中的互锁恒流源电路的电路原理图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，本专利技术所述的光耦通信加速系统，包括与通信设备数据接收端连接的第一光耦1，图中对应的符号位U1，采用的是价格低廉的普通光耦PC9817，其由发光二极管和光敏三极管组成，当然所述第一光耦1也可以使用普通的TLP521光耦，同样属于价格低廉的光耦。所述第一光耦1连接有电压反馈电路2和与所述电压反馈电路2连接的电流维持电路3。所述电压反馈电路2包括第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第四电阻R4、第五电阻R5和第七电阻R7；所述第三三极管Q3的发射极和第四三极管Q4的集电极都与第一光耦1连接，所述第五三极管Q5的基极通过与之串联的第五电阻R5与所述第三三极管Q3的发射极和所述第四三极管Q4的集电极连接，并且所述第五三极管Q5的集电极通过与之串联的第四电阻R4与所述第一光耦1的电源端连接；所述第七电阻R7的两端分别与所述第五三极管Q5的基极和发射极连接。工作过程中，当第一光耦1内的发光二极管收到有效电脉冲后，开始发光，所述第一光耦1内的光敏三极管获得光后产生电流而导通，并且电流迅速增大。在所述第一光耦1导通以前，第三三极管Q3、第四三极管Q4和第五三极管Q5均无基极电流，处于截止状态，所述Rx_in为高低电平跳变的数字信号；当第一光耦1的光敏三极管输出的电流通过第五电阻R5，在第七电阻R7上的压降达到第五三极管Q5的Vbe5导通电压时，第五三极管Q5才导通，并且将Rx_out的电位拉低，从而使得输出有效低电平脉冲。但此时由于第四电阻R4和第三三极管Q3的基极连接，将第三三极管Q3导通；由于第三三极管Q3的集电极输出电流通过第六电阻R6，并且对第二电容C2进行充电、在第八电阻R8上分压，经过短时间的延迟后，第八电阻R8的压降达到第四三极管Q4的Vbe4导通电压，从而使得第四三极管Q4导通，并且还将第一光耦1内部的光敏三极管产生的光电流进行分流，从而避免了第一光耦内的光敏三极管的发射极电压抬升过高而进入饱和；最后，第四三极管Q4将第一光耦1产生的多余光电流全部分流，使得第四三极管Q4的集电极电压刚好维持第三三极管Q3和第五三极管Q5的导通，也即是为第四三极管Q4提供了合适的基极电流，从而使得整个电路达到一个大环路负反馈的平衡。此过程中，由于第一光耦1的电流的传输比具有大范围的变化，难以确定其值，加上其内部发光管输入电流的变化、环境温度和元件老化对光耦电流传输比的影响，使得第一光耦1的输出电流在具体实际的运用中会大范围变化，但是本专利技术的电路，采用的是一个环路负反馈，将光耦输出的多余电流消耗掉，只要光耦输出的电流能够刚好维持第三三极管Q3和第五三极管Q5导通的电流，以及小于第四三极管Q4的最大输出电流即可使得整个电路能够稳定的工作。若所述第一光耦1导通电流增加，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光耦通信加速系统，包括与通信设备数据接收端连接的第一光耦（1），其特征在于： 所述第一光耦（1）连接有电压反馈电路（2）和与所述电压反馈电路（2）连接的电流维持电路（3）。

【技术特征摘要】
1.一种光耦通信加速系统，包括与通信设备数据接收端连接的第一光耦(1)，其特征在于：所述第一光耦(1)连接有电压反馈电路(2)和与所述电压反馈电路(2)连接的电流维持电路(3)；所述电压反馈电路(2)包括第三三极管(Q3)、第四三极管(Q4)、第五三极管(Q5)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第七电阻(R7)；所述第三三极管(Q3)的发射极和第四三极管(Q4)的集电极都与第一光耦(1)连接，所述第三三极管(Q3)的基极和第五三极管(Q5)的集电极连接，所述第三三极管(Q3)的集电极和第四三极管(Q4)的基极连接，所述第四三极管(Q4)的发射极和第五三极管(Q5)的发射极连接，所述第五三极管(Q5)的基极通过与之串联的第五电阻(R5)与所述第三三极管(Q3)的发射极和所述第四三极管(Q4)的集电极连接，并且所述第五三极管(Q5)的集电极通过与之串联的第四电阻(R4)与所述第一光耦(1)的电源端连接；所述第七电阻(R7)的两端分别与所述第五三极管(Q5)的基极和发射极连接。2.根据权利要求1所述的光耦通信加速系统，其特征在于：所述电流维持电路(3)包括第二电容(C2)、第六电阻(R6)、第八电阻(R8)和第九电阻(R9)；所述第二电容(C2)一端通过第六电阻(R6)与所述第三三极管(Q3)的集电极相连；所述第八电阻(R8)与所述第二电容(C2)并联；所述第九电阻(R9)一端与所述第二电容(C2)另一端连接，所述第九...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟伟，殷少翔，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44