專利名稱：用于極微電流供電環境下的仿高速光耦集成部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于極微電流供電環境下的仿高速光耦集成部件。
背景技術：
光耦作為一種電隔離和電平轉換部件，已廣泛應用于電子行業的各個部門；近些年發展起來的高速光耦則專門用于信號源開關頻率高、要求響應速度快的電路中，即其具有很小的上升時間和下降時間。但高速光耦價格較高，是普通光耦的十倍以上，且工作電流較大，對于那些大量用到光耦的電子設備或系統，消耗的電源功率較大，成本也高。
在帶有中央站的智能樓宇管理、防火防盜監控以及電力設備中高開關頻率的逆變器和安全監測等場合，高速光耦是一個必需部件，中央站與成千上萬個子用戶的指令發送和信息反饋都通過光耦交換，這不但在電氣上安全，而且系統的抗干擾能力強，用戶接口和光耦的初級工作由中央站統一供電。以一個用戶僅用一個光耦，只消耗10mA電流計算，加上其它工作電流，可以想象，中央站的電源配置容量是相當大的。
目前，中央站與子用戶的通訊聯絡基本上均采用二線總線制，即供電與數據傳送使用同一條線路，中央站分時對每一個子用戶進行巡檢，先送出電源對子用戶電路板上的儲能電容充電，然后切斷電源，送出一串數據代碼，此時數據經用戶接口和光耦的接收、處理后信息的反饋均靠儲能電容供電，能量主要消耗在隔離光耦上。如子用戶數目較大，則總的充電電流很大，則必定要求電源容量加大，內阻要小，基于這個原因，一些中低端設備仍采用消耗電流相對較小的普通光耦，部件本身加上電源設計的成本會大大降低(見圖1)。
普通光耦因為速度較慢，在數碼交換時會帶來一些問題。這種二線總線制的數據傳送，不采用屏蔽線，布線隨意，傳送距離長，為減少誤碼率，一般用脈沖寬度表示數據電平的高低，如兩倍標準脈寬代表1，一倍標準脈寬代表0，提高數據傳送可靠率的關鍵是數據脈沖通過光耦交換后，檢出的脈沖寬度偏差在容許范圍內。光耦響應速度的離散性較大，普通光耦更容易因為上升時間和下降時間長，使檢出脈寬從AB縮短為CD，從而易把1信號誤判成0信號。故高端系統在加大電源容量和成本的同時，仍選擇高速光耦(見圖2)。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于極微電流供電環境下的仿高速光耦集成部件。
第一倒相器是把接收脈沖A點的上升沿轉變成下降沿；第三倒相器和第四倒相器是檢測接收脈沖B點的下降沿；RC微分電路是下降沿有效，把下降沿轉變成具有一定寬度低電平的尖脈沖；第二倒相器和第五倒相器是用于脈沖整形；脈沖驅動是為普通光耦的初級提供足夠的導通電流；普通光耦是用于隔離且對應工作于接收脈沖的邊沿；觸發器是用于還原接收脈沖。
本發明的優點是1)集成部件的成本只有高速光耦的40％不到，工作頻率不低于高速光耦；2)集成部件的平均工作電流僅2mA以下，接收端儲能電容的容量可以減少，相應地減輕了總電源的負擔，符合環保節能；3)集成封裝容易，只需采用現成的普通光耦和CMOS制作工藝；4)集成部件的引出端子為8條，使用方法與一般光耦基本相同。
圖1是某二線總線制中央站與子用戶通訊聯絡示意2是方波信號經普通光耦傳輸后脈寬變化示意3是極微電流供電環境下仿高速光耦集成部件示意圖具體實現方式如圖3所示，倒相器1是把接收脈沖A點的上升沿轉變成下降沿；倒相器3和倒相器4是檢測接收脈沖B點的下降沿；RC微分電路是下降沿有效，把下降沿轉變成具有一定寬度低電平的尖脈沖；倒相器2和倒相器5是用于脈沖整形；脈沖驅動是為普通光耦的初級提供足夠的導通電流；普通光耦是用于隔離且對應工作于接收脈沖的邊沿；觸發器是用于還原接收脈沖。
圖中框內電路由儲能電容供電，為了使普通光耦生成高速光耦的性能，利用了光耦其上升時間通常小于下降時間的特點；為了使該集成部件平均工作電流小于2mA，巧妙地用邊沿觸發來代替連續工作方式。接收脈沖分兩路傳送到倒相器1和倒相器3的輸入端，因為RC微分電路是下降沿有效，故倒相器1的輸出對應于接收脈沖A點的上升沿使RC微分電路輸出一定寬度低電平的尖脈沖；同理，倒相器3的輸出經倒相器4進一步倒相后，其輸出對應于接收脈沖B點的下降沿使RC微分電路輸出一定寬度低電平的尖脈沖。兩個通道的尖脈沖分別經倒相器2和倒相器5脈沖整形后，就轉變成一定寬度高電平的脈沖，脈沖寬度正比于RC微分電路時間參數，這樣就檢測出了接收脈沖的上下兩個邊沿，經脈沖驅動電路功率放大后，兩個普通光耦分時工作。當接收脈沖的上升沿到來時，普通光耦1導通，觸發器S端收到1電平置位，Q端輸出1，并一直維持到接收脈沖的下降沿到來；當接收脈沖的下降沿到來時，普通光耦2導通，觸發器R端收到1電平復位，Q端輸出0，并一直維持到接收脈沖的上升沿到來，因而在Q端完整地還原出了接收脈沖的波形。由于該觸發器只對上升沿有效，這樣就可以基本不考慮光電子的復合作用對光耦下降時間的影響，使該集成部件的工作速度大大加快。
同時，因光耦工作的時間很短，故集成系統的平均工作電流很小，平均工作電流正比于RC微分電路時間參數，時間參數的選擇在保證觸發器具有可靠觸發脈沖寬度的前提下越小越好。
權利要求
1.一種用于極微電流供電環境下的仿高速光耦集成部件，其特征在于倒相器1是把接收脈沖A點的上升沿轉變成下降沿；倒相器3和倒相器4是檢測接收脈沖B點的下降沿；RC微分電路是下降沿有效，把下降沿轉變成具有一定寬度低電平的尖脈沖；倒相器2和倒相器5是用于脈沖整形；脈沖驅動是為普通光耦的初級提供足夠的導通電流；普通光耦是用于隔離且對應工作于接收脈沖的邊沿；觸發器是用于還原接收脈沖。
全文摘要
本發明公開了一種用于極微電流供電環境下的仿高速光耦集成部件。第一倒相器是把接收脈沖A點的上升沿轉變成下降沿；第三倒相器和第四倒相器是檢測接收脈沖B點的下降沿；RC微分電路是下降沿有效，把下降沿轉變成具有一定寬度低電平的尖脈沖；第二倒相器和第五倒相器是用于脈沖整形；脈沖驅動是為普通光耦的初級提供足夠的導通電流；普通光耦是用于隔離且對應工作于接收脈沖的邊沿；觸發器是用于還原接收脈沖。本發明的優點是1)集成部件的成本只有高速光耦的40％不到，工作頻率不低于高速光耦。2)集成部件的平均工作電流僅2mA以下，接收端儲能電容的容量可以減少，相應地減輕了總電源的負擔。3)集成封裝容易，只需采用現成的普通光耦和CMOS制作工藝。
文檔編號H03K17/78GK1438766SQ0311585
公開日2003年8月27日 申請日期2003年3月12日 優先權日2003年3月12日
發明者張寅孩, 張仲超 申請人:浙江大學