1 概述

　　現(xiàn)在越來越多的產(chǎn)品向高速化、小型化、便攜式、低功耗方向發(fā)展，電源電壓僅有3.3V甚至更低的系統(tǒng)也正在蓬勃發(fā)展中。光電耦合器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、壽命長、無觸點(diǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、能隔離噪音、工作溫度寬，輸入輸出之間電絕緣，單向傳輸信號及邏輯電路易連接等。光電耦合器按光接收器件可分為有硅光敏器件（光敏二極管、雪崩型光敏二極管、PIN光敏二極管、光敏三極管等）、光敏可控硅和光敏集成電路。把不同的發(fā)光器件和各種光接收器組合起來，就可構(gòu)成幾百個品種系列的光電耦合器，因而，該器件已成為一類獨(dú)特的半導(dǎo)體器件。其中光敏二極管加放大器類的光電耦合器隨著近年來信息處理的數(shù)字化、高速化以及儀器的系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，其需求量不斷增加。利用光電耦合器還可以構(gòu)成與門、或門、與非門等邏輯電路，以及隔離固體開關(guān)電路、雙穩(wěn)壓電路，斬波器和差分放大電路等多種電路。

　　作為信號隔離的關(guān)系器件——光電耦合器，也必須使用相應(yīng)的產(chǎn)品與之相適應(yīng)。美國安捷倫科技有限公司（Agilent Technologies）生產(chǎn)的HCPL-262L/060L是與LVTTL/LVCMOS兼容的高速數(shù)字電耦合器，其速度可達(dá)15MBd。該器件的輸入端是GaAsP材料LED，輸出端是高增益信電極開路肖特基鉗位晶體管，該器件同時具有輸出使能控制。它的內(nèi)部屏蔽結(jié)構(gòu)可保證5kV/μs的共模瞬態(tài)抗擾度。HCPL-262L/060L可廣泛應(yīng)用于高速數(shù)字邏輯接口、計算機(jī)外設(shè)接口、輸入/輸出緩存、A/D，D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字隔離、線路接收器以及開關(guān)電源等方面。HCPL-260L/060L的主要特點(diǎn)如下：

　　▽低功耗、

　　▽速率高達(dá)15MBd、

　　▽輸入電流可低至5mA、

　　▽電源電壓范圍為2.7～3.3V、

　　▽帶選通輸出功能、

　　▽扇出系數(shù)為5個TTL負(fù)載、

　　▽可在-40℃～85℃溫度范圍內(nèi)無故障運(yùn)行、

　　▽已通過UL、CSA、VDE0884安全、

　　▽HCPL-260L使用8腳DIP封裝、HCPL-060L使用SO-8封裝。

2 引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　圖1是HCPL-260L/060L的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，表1為其引腳功能說明，表2為正邏輯真值表。

表1 引腳名稱及功能說明 

　　引腳號   引腳名稱      功  能

　　1           NC        空引腳

　　2          ANODE      輸入正

　　3        CATHODE      輸入負(fù)

　　4           NC        空引腳

　　5           GND         地

　　6         VO（OUTPUT）  輸出

　　7         VE（ENABLE）輸出使能

　　8           VCC         電源

表2 真值表

　　引腳號   引腳名稱      功  能

　　1           NC        空引腳

　　2          ANODE      輸入正

　　3        CATHODE      輸入負(fù)

　　4           NC        空引腳

　　5           GND         地

　　6           VO          輸出

　　7           VE       輸出使能

　　8           VCC        電源

3 應(yīng)用設(shè)計

　　3.1 使用條件

　　為了保證器件可靠，使用時應(yīng)按照表3所列條件進(jìn)行設(shè)計。

表3 HCPL-260L/060L的使用條件

　　名  稱　　　　　符  號　值　值　單  位

　　使用溫度　　　　　TA　　-40　　　85      ℃

　　輸入關(guān)態(tài)電流　　　IFL　　0　　  250      μA

　　輸入開態(tài)電流　　　IFH　　5　　　 20       mA

　　電源電壓　　　　　VCC　　2.7　　3.3       V

　　低電平使能電壓　　VEL    0　　　0.8       V

　　高電平使能電壓　　VEH　　2.0     Vcc      V

　　輸出端上拉電阻　　RL　　330　　　4k       Ω

　　3.2 LVTTL接口電路

　　實現(xiàn)LVTTL電平到LVPECL電平轉(zhuǎn)換的裝置，包括LVTTL電平接口器件和LVPECL電平接口器件，還包括：一個耦合電容C1，用于將所述LVTTL電平接口器件輸出的3.3V擺幅LVTTL電平信號耦合輸出；一個分壓電路，用于將經(jīng)所述耦合電容C1耦合輸出的交流信號進(jìn)行分壓，產(chǎn)生符合LVPECL要求的約0.8V擺幅的交流信號，輸入到所述LVPECL接口電平器件。采用本實用新型的技術(shù)方案，可以使得LVTTL接口電平器件與LVPECL接口電平器件有縫連接，而無須使用接口轉(zhuǎn)換芯片。

　　圖2是HCPL-260L/060L和LVTTL器件的典型接口電路。圖中，如果前級LVTTL器件是集電極開路輸出，則二極管1N4148可不用。

　　3.3 隔離的3.3V RS232接口電路

　　圖3所示的RS232接口電路的信號傳輸速度可達(dá)15MBd，為了保證該電路具有較好的共模抑制特性，HCPL-260L/060L的LED驅(qū)動電流至少應(yīng)為5mA，并應(yīng)將第7腳VE接至第8腳Vcc。另外，DS14C335應(yīng)使用另一組電源供電。其中C1、C2為0.1μF，R1～R4的參數(shù)可由表3中的參數(shù)決定。雙通道數(shù)字式磁隔離器ADUM1201在RS-232通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，由于ADUM1201的優(yōu)良特性，用ADUM1201代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光電隔離器件，降低了系統(tǒng)功耗，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)的性能。為RS-232隔離的實現(xiàn)提供了一種很好的解決方案。

　　圖3 隔離的3.3V RS232接口電路

　　4 注意事項

　?。?）在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，若兩端共用一個電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。

　?。?）當(dāng)用光電耦合器來隔離輸入輸出通道時，必須對所有的信號（包括數(shù)位量信號、控制量信號、狀態(tài)信號）全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離是沒有意義的。

　　首先，由于HCPL-260L/060L為靜電敏感器件，因此，拿取和焊接時應(yīng)采取靜電防護(hù)措施。其次，在應(yīng)用時，應(yīng)在該器件第5腳和第8腳之間焊接一個0.1μF的瓷片電容，并且離光耦管腳應(yīng)在10mm以內(nèi)，以旁路電源噪聲。為了獲得較好的共模抑制特性，當(dāng)不使用第7腳VE作輸出使能信號端地，不要將其懸空，而應(yīng)接Vcc端。在此基礎(chǔ)上，如果想獲得更好的共模抑制特性，還應(yīng)將第1腳和第4腳連接到輸入端的地。