[实用新型]高速低功耗光电耦合电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电路技术领域，涉及一种高速低功耗光电耦合电路。

背景技术

光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组成的耦合器件。当发光二极管通过电流而发光时，光敏三极管一基板间产生光电流，这个光电流注入基极使光敏三极管导通。因此它兼有信号传输和隔离作用，在抗干扰电路中得到广泛应用。但在对高速脉冲信号进行测量和传输的场合，普通型光耦的高频特性差使它的应用受到很大限制。

决定光耦器件本身频率特性的因素很多，但主要有光耦内部的发光延时，光敏三极管频率特性，这些都与制造器件的材料有关，但使用中不同的外围电路对其频率特性也有很大影响。

图1所示是常用的一种光电耦合器电路，其中电阻R1为发光二极管的限流电阻，R2为光敏三极管的集电极电阻，C1为发光二极管正极和负极之间的等效分布电容，C2为光敏三极管的集电极与发射极之间的等效分布电容。这个电路的工作过程如下：当V_i为高电平时，发光二极管导通发光，光敏三极管饱和，V₀输出为低电平；当V_i为低电平时，发光二极管截止熄灭，这时光敏三极管也截止，V₀为高电平。该电路适应于低频信号，但当V_i的频率很高时V₀的输出就不理想了，波形如图2所示。

发明内容

鉴于现有光耦电路使用中存在的不足，本实用新型在提高光耦频率响应特性同时，可以大大降低整个电路的功耗。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括输入电阻、加速电容、第一光电耦合器和第二光电耦合器。

输入电阻与加速电容并联，输入电阻与加速电容并联的一个节点作为光电耦合电路的信号输入端，输入电阻与加速电容并联的另一个节点分别与第一光电耦合器输入端负极和第二光电耦合器输入端正极连接，第一光电耦合器输入端正极接供电电源，第二光电耦合器输入端负极接地；第一光电耦合器输出端正极接供电电源，第一光电耦合器输出端负极与第二光电耦合器输出端正极连接作为光电耦合电路的信号输出端，第二光电耦合器输出端负极接地。

本实用新型电路简单，易于实现，既具有良好的频率特性，又具有功耗低的特点。特别适用于对电源容量要求较为苛刻的场合。该电路采用速度较快的TIL系列光耦器件，工作频率可达500KHz以上。正是这样的优势使其不仅可以在在抗干扰电路中广泛应用，同样也可应用于对高速脉冲信号进行测量和传输的场合。

附图说明

图1为典型的光耦电路；

图2为在输入为2kHz下典型的光耦电路输出波形图；

图3为本实用新型电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图3所示，高速低功耗光电耦合电路包括输入电阻R、加速电容C、第一光电耦合器和第二光电耦合器，第一光电耦合器内部由输入端的发光二极管D1和输出端的光敏三极管T1组成，第二光电耦合器内部由输入端的发光二极管D2和输出端的光敏三极管T2组成，光电耦合器可选用TLP521-1、TLP521-2或TLP521-4。

输入电阻R与加速电容C并联，输入电阻R与加速电容C并联的一个节点作为光电耦合电路的信号输入端V_i，输入电阻R与加速电容C并联的另一个节点分别与发光二极管D1负极和发光二极管D2正极连接，发光二极管D1正极接+5V，发光二极管D2负极接地；光敏三极管T1的集电极接供电电源V_CC，光敏三极管T1的发射极与光敏三极管T2的集电极连接作为光电耦合电路的信号输出端V₀，光敏三极管T2的发射极接地。

本实用新型提高输入回路频率响应特性的原理是：在输入电阻R两端接一小容量电容C(一般取50pf～470pf)。当V_i为高电平时，由于C不能突变，V_i瞬间电压直接加在输入二极管等效分布电容的两端，该等效分布电容立刻被充满电，二极管很快正常发光。而当V_i为低电平时，由于输入端的等效分布电容首先直接对电容C放电，电容C两端电压极性与等效分布电容的极性相反，从而使等效分布电容两端电压很快降至低电平，二极管很快熄灭。因此电容C具有加速电容作用，提高了输入回路的频率响应特性。