一种超高压光电耦合器和数字信号系统技术方案

本发明专利技术提供了一种超高压光电耦合器和数字信号系统，涉及光电学元件技术领域。所述超高压光电耦合器包括发射端、可见光纤、接收端以及光电流调理电路，所述发射端用于将输入的电信号转换为光信号，所述可见光纤作为传输介质，用于传输所述发射器发射的光信号，所述可见光纤的一端与所述发射端连接；所述接收端用于接收所述可见光纤传输的光信号，所述可见光纤的另一端与所述接收端连接；所述光电流调理电路用于对所述接收端接收到的信号进行修正。这样，通过所述发射端、所述可见光纤、所述接收端以及所述光电流调理电路的配合，以实现10KV耐压的超高压光电耦合器。

【技术实现步骤摘要】
一种超高压光电耦合器和数字信号系统
本专利技术涉及光电学元件
，具体而言，涉及一种超高压光电耦合器和数字信号系统。
技术介绍
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电－光－电转换器件，其由发光器和受光器两部分组成，把发光器和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透光绝缘体填充隔离。将电信号通过发光元件转换为光信号，再通过受光元件接收光信号转换为电信号。常规的光电耦合器的做法是采用红外光谱和空气腔实现，并封装在芯片内部，但是红外光谱在空气腔里面的损耗非常大，另外空气腔的空间也是有限的，目前的光电耦合器的耐压现在最高也就只能做到六七千伏，对于超过10KV的隔离应用场合光电耦合器的绝缘性能无法满足。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有的光电耦合器对于超过10KV的耐压无法满足。为解决上述问题，本专利技术提供一种超高压光电耦合器，包括：发射端，用于将输入的电信号转换为光信号；可见光纤，作为传输介质，用于传输所述发射端发射的光信号，所述可见光纤的一端与所述发射端连接；接收端，用于接收所述可见光纤传输的光信号，所述可见光纤的另一端与所述接收端连接；以及光电流调理电路，用于对所述接收端接收到的信号进行修正。本申请相对于常规的光电耦合器的设置新增了可见光纤和光电流调理电路，由于可见光纤具有优良的超高耐压特性，通过设置可见光纤作为传播光的介质进行隔离传输，通过调整光纤的长度以控制发射端和接收端的耐电压特性，接着通过光电流电路的修正，从而使得接收端的接收效果最好，从而实现光电耦合器的发射端和接收端之间的耐压可超过10KV。可选地，所述发射端输出光信号的波段是红光波段。可选地，所述接收端包括光敏二极管，所述光敏二极管的波段与所述发射端输出的光信号的波段匹配。可选地，所述光电流调理电路包括：输入偏置模块，用于产生漏电流；放大模块，用于将所述输入偏置模块产生的漏电流放大；以及输出偏置模块，用于将所述漏电流转换为电压信号，以输出数字信号。可选地，所述输入偏置模块包括第一偏置电阻，所述第一偏置电阻的一端与所述光敏二极管的正极连接，所述第一偏置电阻的另一端接地；所述放大模块包括晶体管，所述晶体管的基极与所述第一偏置电阻的一端连接，所述晶体管的基极与所述光敏二极管的正极连接，所述晶体管的发射极接地；所述输出偏置模块包括第二偏置电阻，所述第二偏置电阻的一端与所述光敏二极管的负极连接，所述第二偏置电阻的另一端与所述光敏二极管的集电极连接。可选地，所述光电调理电路包括还超前补偿电容，用于将所述晶体管的集电极的相位超前，所述超前补偿电容的一端与所述光敏二极管的负极相连，另一端与所述晶体管的集电极相连。可选地，所述光电调理电路还包括退耦电容，用于降低电源电压的波动对所述漏电流的干扰，所述退耦电容的一端与电源电压相连，另一端接地。可选地，所述可见光纤的长度范围在8mm至24mm之间。可选地，所述可见光纤的材料为铁氟龙材料。作为本专利技术的另一实施例，本专利技术公开了一种数字信号系统，包括上述所述的超高压光电耦合器。本专利技术的数字信号系统与超高压光电耦合器，对于现有技术所具有的有益效果相同，在此不再赘述。附图说明图1为本专利技术实施例一种超高压光电耦合器的结构示意图；图2为本专利技术实施例光电流调理电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例光电流调理电路的示意图。附图标记说明：1-发射端；2-可见光纤；3-接收端；4-光电流调理电路；5-密封外壳；6-输入偏置模块；7-放大模块；8-输出偏置模块；D2-光敏二极管；R1-第一偏置电阻；R2-第二偏置电阻；Q1-晶体管；C1-超前补偿电容；C2-退耦电容；VCC-电源电压；OUT-信号输出端；GND-接地端。具体实施方式下面将参照附图详细描述根据本专利技术的实施例，描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的要素。要说明的是，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表本专利技术的所有实施方式。它们仅是与如权利要求书中所详述的例子，本专利技术的范围并不局限于此。在不矛盾的前提下，本专利技术各个实施例中的特征可以相互组合。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。常规的光电耦合器的做法采用红外光谱和空气腔，并封装在芯片内部实现光电耦合器的方案来说，常规的光电耦合器可以提高光电传输比，提高信号传输的速度和驱动能力。但是常规的光电耦合器的红外光谱在空气腔里面的损耗是非常大的，若为了让红外光谱的损耗比较小，将空气腔的距离设置得比较短，虽然这个信号用光电接收管能检测到信号，但是已经检测不出来电压跳变的一个变化量，就达不到触发后级电路的要求；若为了使光电耦合器的耐压较高，将空气腔的距离设置得较长，由于与红外光谱的距离也不能无限制的拉大，也是有一定限制的，所以目前的光电耦合器的耐压现在最高也就只能做到六七千伏，而且价格也都很贵，工艺上实现较难，那对于超过10KV的隔离应用场合光电耦合器的绝缘性能更无法满足。图1为本专利技术实施例一种超高压光电耦合器的结构示意图，如图1所示，本申请公开了一种超高压光电耦合器，包括发射端1、可见光纤2、接收端3和光电流调理电路4，其中，所述发射端1用于将输入的电信号转换为光信号，所述可见光纤2作为传输介质，用于传输所述发射端1发射的光信号，所述可见光纤2的一端与所述发射端1连接；所述接收端3用于接收所述可见光纤2传输的光信号，所述可见光纤2的另一端与所述接收端3连接，所述光电流调理电路4，用于对所述接收端3接收到的信号进行修正。本申请相对于常规的光电耦合器的设置新增了可见光纤2和光电流调理电路4，由于可见光纤2具有优良的超高耐压特性，通过设置可见光纤2作为传播光的介质进行隔离传输，通过调整光纤的长度以控制发射端和接收端3的耐电压特性，接着通过光电流电路的修正，从而使得接收端3的接收效果最好，从而实现光电耦合器的发射端和接收端3之间的耐压可超过10KV。即输入端与输出端之间是通过可见光纤2进行隔离的，得到的隔离电压是至少10KV。另外，由于可见光纤2是常见材料，制作成本低，材料可选择性强，便于生产调试，而且还可以弯曲成任意形状，制作工艺简单。本专利技术的实现超过10KV耐压的超高压光电耦合器，对于低压控制高压电路、高压直流传输、高隔离通信、高共模系统通信等场合具有很好的用处，而且本专利技术工艺简单，提高了安全性能。本专利技术的可见光纤2和普通光纤在原理上大部分是相类似的，可见光纤2和普通光纤的不同在于：可见光纤2对信号的要求更随意一些，主要用于低速信号，而普通的光纤分单模光纤和多模光纤，它使用的光是经过调制的，光的频率很高。而可见光纤2的光可以调整成任意的频率，可以低，也可以高。可见光纤2的最高速率比普通的光纤的速率要高，由于可见光纤2的直径比普通光纤要大很多，普通光纤大概就是几个头发丝那么小。在工艺上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高压光电耦合器，其特征在于，包括：/n发射端(1)，用于将输入的电信号转换为光信号；/n可见光纤(2)，作为传输介质，用于传输所述发射端(1)发射的光信号，所述可见光纤(2)的一端与所述发射端(1)连接；/n接收端(3)，用于接收所述可见光纤(2)传输的光信号，所述可见光纤(2)的另一端与所述接收端(3)连接；以及/n光电流调理电路(4)，用于对所述接收端(3)接收到的信号进行修正。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高压光电耦合器，其特征在于，包括：
发射端(1)，用于将输入的电信号转换为光信号；
可见光纤(2)，作为传输介质，用于传输所述发射端(1)发射的光信号，所述可见光纤(2)的一端与所述发射端(1)连接；
接收端(3)，用于接收所述可见光纤(2)传输的光信号，所述可见光纤(2)的另一端与所述接收端(3)连接；以及
光电流调理电路(4)，用于对所述接收端(3)接收到的信号进行修正。


2.根据权利要求1所述的超高压光电耦合器，其特征在于，所述发射端(1)输出光信号的波段是红光波段。


3.根据权利要求1或2所述的超高压光电耦合器，其特征在于，所述接收端(3)包括光敏二极管，所述光敏二极管的波段与所述发射端(1)输出的光信号的波段匹配。


4.根据权利要求3所述的超高压光电耦合器，其特征在于，所述光电流调理电路(4)包括：
输入偏置模块(6)，用于产生漏电流；
放大模块(7)，用于将所述输入偏置模块(6)产生的所述漏电流放大；以及
输出偏置模块(8)，用于将所述漏电流转换为电压信号，以输出数字信号。


5.根据权利要求4所述的超高压光电耦合器，其特征在于，所述输入偏置模块(6)包括第一偏置电阻(R1)，所述第一偏置电阻(R1)的一端与所述光敏二极管(D2)的正极连接，所述第一偏置电阻(R1)的另一端接地；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，杨剑群，吕钢，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23