专利名称：增强自动化装置开关量干扰抑制能力的光电耦合单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种增强自动化装置开关量干扰抑制能力的光电耦合单元，属于自动化领域。
背景技术：
为了抑制干扰、提高系统的可靠性，在自动化装置中通常采用光电耦合器对输入/输出开关量进行电气隔离。其方法是，将光电耦合器的输入发光二极管(简称发光二极管)的一个极直接或通过限流电阻连接到电源的正极或负极，另一个极直接或通过限流元件连接到光电耦合器驱动器(简称驱动器)的输出端，光电耦合器在驱动器的作用下将其输入侧的开关量信息传输到它的输出侧，这样既传输了开关量信息，又实施了电气隔离，从而提高了自动化装置输入/输出开关量的抗干扰能力。
在现有的输入/输出开关量电路中，当发光二极管处于发光状态时，驱动器与发光二极管形成的电气回路呈现低阻状态，且回路中存在3mA至15mA的电流，开关量输入/输出单元输入侧(简称输入侧)的干扰源必须具备足够的能量才能使发光二极管由发光状态变为不发光状态，将干扰耦合到开关量输入/输出单元的输出侧(简称输出侧)。因此在发光二极管处于发光状态时，输入/输出开关量电路的抗干扰能力最强。
当发光二极管处于不发光状态时，驱动器与发光二极管形成的电气回路呈现高阻状态，此时驱动器施加在发光二极管阳极上的电压等于或者高于阴极电压，但小于发光二极管的最小正向电压。输入侧的干扰源只需要较少的能量就能在发光二极管的两极之间产生大于发光二极管的正向电压的干扰电压，使发光二极管发光，将干扰耦合到输出侧。因此在发光二极管处于不发光状态时，输入/输出开关量电路的抗干扰能力最弱。
发明内容
为了克服现有输入/输出开关量电路抗干扰能力弱的不足，增强自动化装置的可靠性，本实用新型提供一种增强自动化装置开关量干扰抑制能力的光电耦合单元。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是将自动化装置开关量输入/输出单元中光电耦合器发光二极管的阳极和阴极通过限流电阻或直接连接到驱动器的两个输出端。
当驱动器施加在发光二极管的阳极电压高于阴极电压，且电压的幅值和延续时间满足发光二极管的发光条件，此时发光二极管处于发光状态。它对抗干扰的抑制能力与现有开关量输入/输出单元相同。
当发光二极管处于不发光状态时，驱动器对发光二极管施加阴极电压高于阳极电压的能量。输入侧的干扰源只有拥有足够的能量在克服驱动器施加在发光二极管阳极和阴极之间的能量之后，并能在发光二极管的阳极与阴极之间产生大于与发光二极管正向电压的干扰电压，且延续时间也满足发光二极管发光要求时，才能导致发光二极管发光，将干扰耦合到输出侧，使开关量输入/输出单元丧失对干扰的抑制能力。
和现有输入/输出开关量电路相比，在发光二极管处于不发光状态时，本实用新型对干扰的抑制能力的条件是输入侧的干扰不仅要具有产生发光二极管正向电压的能量，而且还必须同时具有克服驱动器施加在发光二极管阴极与阳极之间的能量。因此本实用新型对干扰的抗干扰抑制能力要强于现有开关量输入/输出单元。
本实用新型的有益效果是，继承了现有输入/输出开关量单元固有的特性，并增强了它对干扰的抑制能力。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型“增强自动化装置开关量干扰抑制能力的光电耦合单元”的基本电路构型图。
图2是本实用新型“增强自动化装置开关量干扰抑制能力的光电耦合单元”的实施例1构型图。
图3是本实用新型“增强自动化装置开关量干扰抑制能力的光电耦合单元”的实施例2构型图。
图中R、R1和R2是限流电阻，U是光电耦合器，D是高频小功率二极管。
具体实施方式
在图1中，光电耦合器U的输入发光二极管的阳极通过限流电阻R连接到驱动器的一个输出端，阴极直接连接到驱动器另一个输出端，二极管D与发光二极管的阳极和阴极反向并联。限流电阻R取值范围根据发光二极管的和二极管D的工作电流而定，在不超过发光二极管和二极管D的最大正向工作电流情况下，R越小，回路中的电流就越大，对干扰的抑制能力就越强。
在图2所示实施例中，光电耦合器U的输入发光二极管的阳极和阴极通过限流电阻R1和R2分别连接到驱动器的两个输出端，二极管D与发光二极管的阳极和阴极反向并联。在该实施实例中，由于光电耦合U的输入发光二极管的阳极和阴极的电路是完全对称的，因此对共模干扰的抑制能力强，特别适合驱动器与光电耦合器之间存在较长的距离。回路中的电流由电阻R1和R2共同决定。
在图3所示实施例中，光电耦合器U的输入发光二极管的阳极通过限流电阻R联连接到驱动器的一个输出端，阴极直接连接到驱动器另一个输出端。和图1相比，它取消了反向并联二极管D，因此在光电耦合器U的输入发光二极管不发光时，驱动器施加在阳极与阴极之间的电压要小于发光二极管的反向电压。它适合干扰相对较小的环境中应用。
权利要求1.一种增强自动化装置开关量干扰抑制能力的光电耦合单元，其特征是光电耦合器输入发光二极管的阳极和阴极通过限流电阻分别连接到驱动器的两个输出端。
2.根据权利要求1所述的自动化装置开关量光电耦合单元，其特征是光电耦合器输入发光二极管的阳极通过限流电阻连接到驱动器的一个输出端，阴极直接连接到驱动器的另一输出端。
3.根据权利要求1所述的自动化装置开关量光电耦合单元，其特征是光电耦合器输入发光二极管的阴极通过限流电阻连接到驱动器的一个输出端，阳极直接连接到驱动器的另一输出端。
4.根据权利要求1所述的自动化装置开关量光电耦合单元，其特征是光电耦合器输入发光二极管的阳极和阴极分别通过两个不同的限流电阻连接到驱动器的两个输出端。
5.根据权利要求1所述的自动化装置开关量光电耦合单元，其特征是光电耦合器的输出侧可根据不用的要求采用双极型晶体管、达林顿管、场效应管、单向可控硅和双向可控硅。
专利摘要一种自动化装置开关量光电耦合单元，其光电耦合器输入发光二极管的阳极和阴极通过限流电阻分别连接到驱动器的两个不同输出端。输入发光二极管不发光时，驱动器对输入发光二极管施加阴极电压高于阳极电压的能量，从而增强了自动化装置开关量的干扰抑制能力。
文档编号H03K19/0175GK2595080SQ02254000
公开日2003年12月24日 申请日期2002年9月20日 优先权日2002年9月20日
发明者唐晓泉, 陈永清 申请人:唐晓泉, 陈永清