光耦電路在智能遠程控電系統中的應用

唐玉兵，晏劍輝

（瀘州職業技術學院 電子工程系，瀘州 646000）

1 光耦隔離電路故障原因

下圖為RS485電路中前端的光耦隔離部分，CPU發出的控制信號經過緩沖驅動后經光藕隔離，控制通信芯片的收發控制端。上拉電阻為2kΩ，副邊上拉電阻為4.7kΩ。

圖2 -1 RS485電路光耦隔離部分

當RTS2輸出為低電平時（0.2V）時，光耦飽和導通。ADM483的收發控制段被拉低，收發控制端一直箝位在低電平而保持為接收狀態。當RTS2輸出為高電平時（3.3V）時，光耦斷開，ADM483的收發控制段被拉高而保持為發送狀態。

由于485為總線制，總線上可能有多個智能設備，所以對于同一時刻，總線上只能有一臺設備處于發送狀態，而其他的設備都處于接收狀態。對于485電路缺省狀態，應該為接收狀態，避免從機初始化過程或故障時，影響總線的正常功能。

通過示波器對故障樣機的各個波形進行測量，首先發現只有總線AB端有主設備的數據發出，而從設備沒有響應。檢測收發控制端口的波形時發現，當其需要低電平將電路嵌位在接收狀態時。該電壓較高接近2V。這會導致主設備一直處于發送狀態，整個總線都會出現通訊異常。說明光耦并沒有工作在預想的飽和狀態下，而是工作在放大狀態。

設備斷電一段時候后重啟能夠正常工作一段時間，是因為光耦的傳輸比受溫度的影響比較大。當設備剛剛啟動時，系統溫度還不是特別高，所以傳輸比CTR相對較大。而工作一段時間后，溫度上來后，傳輸比CTR下降（經過計算此時的光耦傳輸比不到60%），光耦沒法工作在飽和狀態，副邊電壓升高，電路工作不正常。

原有的電路計算如下：

Vce=0.2V，Ic=（5-0.2）/4.7K=1.021mA，If=（3.3-1.2）/2K=1.05mA

If是否滿足要求：

Ifx=Ic/CTRmin=1.021mA/100%=1.021mA

If＞Ifx

按照公司的降額規范，要審查集電極電壓Vce和集電極的平均電流Icav應該滿足75%的降額要求。

光耦傳輸比雖然宣稱范圍是100%-300%，但其是在溫度為25度，If為5mA時的結果。當溫度升高，或是If為1mA時，其傳輸比會下降很多。

2 光耦隔離電路優化

在原理圖審查中發現以下四點注意事項：

（1）計算得到的光耦的原邊電流建議大于2mA。

（2）計算時對于傳輸比CTR參數應該取下限值的70%進行計算。

（3）對于PS2701系列的光耦，原邊二極管取1.2V壓降。

（4）從控制芯片中輸出的低電平電壓取0.2V。

按照以上4點對于上面的電路進行計算，參考如下：

該電路為收發控制電路，光耦必須有效的工作在飽和狀態和截止狀態。

3 結束語

本文圍繞光耦信號傳輸電路通訊故障問題進行研究，通過在輸出端加入三級管達到了在總線上的傳輸速率較高時，能夠達到較短的上升和下降時間。通過解決U58管腳使光耦無法工作在飽和狀態以及副邊電壓升高問題，進而解決通訊不穩定的故障現象。