光耦电路在智能远程控电系统中的应用

唐玉兵，晏剑辉

（泸州职业技术学院 电子工程系，泸州 646000）

1 光耦隔离电路故障原因

下图为RS485电路中前端的光耦隔离部分，CPU发出的控制信号经过缓冲驱动后经光藕隔离，控制通信芯片的收发控制端。上拉电阻为2kΩ，副边上拉电阻为4.7kΩ。

图2 -1 RS485电路光耦隔离部分

当RTS2输出为低电平时（0.2V）时，光耦饱和导通。ADM483的收发控制段被拉低，收发控制端一直箝位在低电平而保持为接收状态。当RTS2输出为高电平时（3.3V）时，光耦断开，ADM483的收发控制段被拉高而保持为发送状态。

由于485为总线制，总线上可能有多个智能设备，所以对于同一时刻，总线上只能有一台设备处于发送状态，而其他的设备都处于接收状态。对于485电路缺省状态，应该为接收状态，避免从机初始化过程或故障时，影响总线的正常功能。

通过示波器对故障样机的各个波形进行测量，首先发现只有总线AB端有主设备的数据发出，而从设备没有响应。检测收发控制端口的波形时发现，当其需要低电平将电路嵌位在接收状态时。该电压较高接近2V。这会导致主设备一直处于发送状态，整个总线都会出现通讯异常。说明光耦并没有工作在预想的饱和状态下，而是工作在放大状态。

设备断电一段时候后重启能够正常工作一段时间，是因为光耦的传输比受温度的影响比较大。当设备刚刚启动时，系统温度还不是特别高，所以传输比CTR相对较大。而工作一段时间后，温度上来后，传输比CTR下降（经过计算此时的光耦传输比不到60%），光耦没法工作在饱和状态，副边电压升高，电路工作不正常。

原有的电路计算如下：

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

If是否满足要求：

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

If＞Ifx

按照公司的降额规范，要审查集电极电压Vce和集电极的平均电流Icav应该满足75%的降额要求。

光耦传输比虽然宣称范围是100%-300%，但其是在温度为25度，If为5mA时的结果。当温度升高，或是If为1mA时，其传输比会下降很多。

2 光耦隔离电路优化

在原理图审查中发现以下四点注意事项：

（1）计算得到的光耦的原边电流建议大于2mA。

（2）计算时对于传输比CTR参数应该取下限值的70%进行计算。

（3）对于PS2701系列的光耦，原边二极管取1.2V压降。

（4）从控制芯片中输出的低电平电压取0.2V。

按照以上4点对于上面的电路进行计算，参考如下：

该电路为收发控制电路，光耦必须有效的工作在饱和状态和截止状态。

3 结束语

本文围绕光耦信号传输电路通讯故障问题进行研究，通过在输出端加入三级管达到了在总线上的传输速率较高时，能够达到较短的上升和下降时间。通过解决U58管脚使光耦无法工作在饱和状态以及副边电压升高问题，进而解决通讯不稳定的故障现象。