基于光耦的小电流线性隔离传输特性研究

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1、基于光耦的小电流线性隔离传输特性研究解群眺，郭淳，董良健浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053摘要：　小电流模拟信号的隔离传输最简单常用的方法是采用线性光耦进行传输，但是线性光耦应用复杂，本文采用改变非线性高速光耦的使用方式来实现小电流模拟信号的线性隔离传输。通过对高速光耦进行理论分析，并结合以Fairchild6N136高速光耦为研究对象的实验验证发现，高速光耦的发光二极管-光电二极管之间小电流传输时线性度好、温度特性好，而且高速光耦的CTR稳定性较好。因此高速光耦的此种使用方式在非高精度，且要求隔离的小电流模拟信号传输领域具有一定的适用性。关

2、键字：高速光耦，线性传输，线性度，温度特性中图分类号：TH861文献标识码：ThestudyonthecharacteristicsofsmallcurrentlinearisolationtransmissionbasedonoptocouplerXieQuntiao,Guochun,DongLiangjianZhejiangSUPCONTechnologyCo.,Ltd,Hangzhou,Zhejiang,310053Abstract:Themostsimpleandcommonmethodofsmallcurrentlinearisolationtr

3、ansmissionistouselinearoptocoupler,butitsapplicationiscomplex.Weachievedsmallcurrentlinearisolationtransmissionbythewayofchangingthewayofusinghigh-speedoptocoupler.AccordingtothetheoreticalanalysisofhighspeedoptocouplerandtheexperimentalstudyontheFairchild6N136high-speedoptocouple

4、r,Wefindthathigh-speedoptocouplerhasgoodlinearity,goodtemperaturecharacteristicwhentransmitsmallcurrentbetweenledandphotodiode.WealsofindthatitsCTRhasgoodstability.Therefore,theapplicationofthehigh-speedoptocouplerissuitableforthesituationwhenhighaccuracyisnotrequired,butsmallcurr

5、entlinearisolationtransmissionisneeded.Keywords：high-speedoptocoupler,lineartransmission,linearity,temperaturecharacteristict5前言在工业控制现场，信号的传输会受到各种各样的干扰，如浪涌、电脉冲等。这些干扰往往造成输入输出信号的畸变，引起控制系统的不稳定，使得工业生产甚至生命存在着很大的安全5隐患，因此一般对工业控制现场的信号采取屏蔽、滤波、隔离等措施来提高信号的抗干扰能力[1]。其中模拟信号的隔离传输可以采用调制解调、变压器隔离、线

6、性光耦隔离等方法，最简单常用的方法是采用线性光耦隔离，但是线性光耦应用复杂，一般需要较多的外围器件配合，且价格普遍比较昂贵[2-3]。因此本文从实际工业现场的应用出发通过对高速光耦进行理论分析，并结合以Fairchild6N136高速光耦为研究对象的实验验证，实现了非线性高速光耦的4mA~20mA小电流线性隔离传输。2高速光耦的特性高速光耦由发光二极管、光电二极管和三极管三部分组成[4]。查询资料发现，小电流时，发光二极管的发光强度与电流呈很好的线性关系，光电二极管的光电流与接收的光强度也呈线性关系，而三极管的放大倍数hFE在集电极电流Ic大于一定值后逐渐

7、减小，导致光耦输入电流IF与CTR表现出非线性性。4mA~20mA小电流模拟信号是现代工业现场应用的主流，而高速光耦除了传输速度快，温度特性好，其最大原边输入电流一般为25mA，很好的满足工业现场应用的需要，同时达到80%的降额使用，有利于提高光耦的使用寿命。因此本文考虑高速光耦的发光二极管-光电二极管之间的小电流信号传输方案。考虑到芯片生产厂商的技术相近，且制造工艺稳定，因此不同型号，不同生产厂商的高速光耦的线性度与温度特性及寿命等特性比较接近。Fairchild6N136高速光耦为常用器件，因此下面以此光耦为研究对象来研究高速光耦的发光二极管-光电二极

8、管之间的小电流信号传输特性。3实验与结果分析3.1实验图1测试原理