基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路制造技术

技术编号:15056837 阅读:100 留言:0更新日期:2017-04-06 02:55
本发明专利技术公开了一种基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路,包括光耦三极管,连接在光耦三极管上的输入端电路和输出端电路,以及作为负载、由两个镜像连接三极管构成的镜像电流源,镜像电流源连接在光耦三极管的输出端上,镜像电流源的输出端输出开关信号。改进后的电路明显缩短了光耦的延时时间,减少了光耦前、后端的电流,克服了光耦CTR参数离散性较大和光衰耗的问题,传输效率高、通用性好、使用灵活,特别适合在智能电能表行业中传输数据使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光耦响应电路,特别涉及一种基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路,属于电子

技术介绍
低速光耦经常应用于低速串行数据通讯电路中,比如RS485通讯。RS485通讯规定了串行数据位的位宽偏差最大不超过30%,据此,常见的低速光耦最大只能用于4800波特率的串行通讯,即使经过精确调整参数的线路,最大也只能用于9600波特率的串行通讯。RS485串行通讯在9600波特率情况下,位宽为104uS,而30%位宽偏差约为32uS。现有低速光电耦合器的电路连接图和对应的工作波形图如图1所示,低速光电耦合器拥有负载电阻RL,低速光电耦合器的延时较大,尤其是ts+toff时间典型值达到40uS。ts和toff可以通过调整外围电路的参数略有改善,经实测,极限值可以达到25uS左右。但是在全温度工作范围以及产品寿命周期内不能保证由光衰耗引起的开关幅度降低,即低电平幅度过高。如何改善这一情况,使低速光电耦合器的延时缩小,提高低速光电耦合器的开关速度,就成为本专利技术想要解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述现有情况和不足,本专利技术旨在提供一种将光耦接收三极管的负载电阻换成镜像电流源的源端,由镜像端输出开关信号的简单可靠光耦开关速度提升电路,以降低光耦延时时间,满足低速串行数据通讯的需要。本专利技术是通过以下技术方案来实现的:基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路,包括光耦三极管,连接在光耦三极管上的输入端电路和输出端电路,以及作为负载、由两个镜像连接三极管构成的镜像电流源;镜像电流源连接在光耦三极管的输出端上,镜像电流源的输出端输出开关信号。所述光耦三极管的输出端电路上设置有两组电源。本专利技术所述的基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路的有益效果包括:1、由于用镜像电流源替代了固定电阻负载,使光耦三极管输出端三极管退出饱和区的时间ts减少至约4uS,同时,由于是电流源负载,光耦三极管输出端三极管退出饱和区后的上升时间大幅缩短,最终使toff时间可以缩短至小于8uS,明显缩短了延时时间。2、在设计时减少光耦前、后端的电流,降低电路功耗,克服了光耦CTR参数离散性较大和光衰耗的问题,即使使用CTR范围为100%-600%的通用品,也无需调整电阻参数。3、光耦三极管输出端电路设置了两组电源VCC1和VCC2可以增加电路的灵活性,VCC1可以连接到最近的电源上,VCC2可以连接到远离光耦并最接近数据接收器的电源,或者还可以将VCC1和VCC2连接到一起,方便了使用过程,提高了使用灵活性。附图说明图1为现有低速光电耦合器的电路连接图和对应的工作波形示意图;图2为本专利技术所述基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路结构示意图;图3为本专利技术具体实施过程的电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图2对本专利技术做进一步的描述:本专利技术所述的基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路,包括光耦三极管U1,连接在光耦三极管U1上的输入端电路和输出端电路,以及镜像电流源。镜像电流源作为负载替换原有光耦响应电路中的电阻,镜像电流源由两个镜像连接的三极管Q1和Q2构成,两个三极管Q1和Q2分别采用共基方式连接,镜像电流源连接在光耦三极管U1的输出端上,并通过镜像电流源的输出端输出开关信号。为方便使用过程,光耦三极管U1的输出端电路设置了两组电源VCC1和VCC2,VCC1连接在离光耦三极管U1最近的电源上,VCC2连接在远离光耦响应电路并最接近数据接收器的电源上。当然,VCC1和VCC2也可直接连接在一起。具体电路分析如下:输入信号in为低时,光耦三极管U1导通,从电路输入端的电流I1=(VCC1-Vf)/Rin,光耦输出端的电流为I2=I1*CTR,镜像输出端电流I3=I2,进而得出I3=I1*CTR,即附加的镜像电流源电路不改变光耦电流传输特性。实际测试时,设定各原器件参数与光耦厂家测试条件相同,通过工作波形图对比得出:本专利技术所述电路将toff时间由25uS缩短至8uS。实施例一在智能电能表行业中广泛使用隔离RS485进行通讯,中国电力行业标准DL/T645,规定了通讯最高速率为19200波特率。将本专利技术所述的电路连接到智能电能表的通讯线路中,如图3所示,数据发送接收的电路相同,Din和Dout同MCU的数据线相连,Ro和Di同RS485芯片相连,VCC1=VCC2=5V,经过参数调整,实测延时参数为最大6uS,可以支持38400波特率的隔离RS485通讯,完全满足了使用需要。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路,其特征在于,包括光耦三极管,连接在光耦三极管上的输入端电路和输出端电路,以及作为负载、由两个镜像连接三极管构成的镜像电流源;所述镜像电流源连接在光耦三极管的输出端上,镜像电流源的输出端输出开关信号。

【技术特征摘要】
1.基于镜像电流源提升光耦响应速度的电路,其特征在于,包括光耦三极管,连接在光耦三极管上的输入端电路和输出端电路,以及作为负载、由两个镜像连接三极管构成的镜像电流源;所述镜像电流...

【专利技术属性】
技术研发人员:于立华周兴涛张健胡昌盛王加英王化芬
申请(专利权)人:北京博纳电气股份有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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