專利名稱：用于光電耦合器的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光電耦合器中的電路，具體涉及一種用于光電耦合器，尤其
是高速光電耦合器的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電-光-電轉(zhuǎn)換器件，它由發(fā)光源和 受光器兩部分組成，發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離，發(fā) 光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端。根據(jù)光電耦合器傳輸?shù)碾娦盘?hào)變化速度，可 以將光電耦合器分為低速光電耦合器和高速光電耦合器兩大類。 高速光電耦合器可以將高速輸入的邏輯電平信號(hào)通過(guò)電-光-電的轉(zhuǎn)換成輸出 邏輯電平，并達(dá)到絕緣和隔離的目的。高速光電耦合器應(yīng)用范圍廣泛，如微處理器系統(tǒng)界 面；開關(guān)電源；數(shù)據(jù)隔離；高速邏輯系統(tǒng)的隔離；儀器儀表的輸入/輸出隔離；替代變壓器、 驅(qū)動(dòng)器中的高壓三極管隔離等。 高速光電耦合器的發(fā)光源部分通常由紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路和高速紅外發(fā)光 二極管組成，紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路將輸入的高速數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，控制紅外發(fā)光二 極管進(jìn)行高速的開、關(guān)變換，高效傳輸數(shù)據(jù)的有效信息。要求傳輸過(guò)程中盡可能減少誤碼 (Error Code)或大的抖動(dòng)(Big Jitter)的發(fā)生。 現(xiàn)有技術(shù)中，紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器203參見(jiàn)附圖1所示，由電平接口電路200、驅(qū) 動(dòng)電流產(chǎn)生電路201和紅外發(fā)光二極管202組成，其等效電路參見(jiàn)附圖2所示， 一正溫度系 數(shù)的電流源由輸入接口電平信號(hào)(VIN)控制接入與斷開，經(jīng)電流鏡放大提供所需的驅(qū)動(dòng)電 流，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光。主要是由于發(fā)光二極管的等效電容的影響，上述電路將輸入的接 口電平信號(hào)(VIN)被轉(zhuǎn)換成有較長(zhǎng)上升時(shí)間和下降時(shí)間的光強(qiáng)信號(hào)，由此限制了光電耦合 器的傳輸頻率。 通過(guò)采用較快的激光發(fā)光二極管或較高速度的紅外發(fā)光二極管，可以提高光電耦 合器的傳輸頻率，但是，采用這種方法，光電耦合器的成本較高。因此，需要在不提高發(fā)光二 極管的成本的前提下，尋求提高光電耦合器的傳輸頻率的方法，以降低高速光電耦合器的 成本。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在采用同樣的 發(fā)光二極管時(shí)，可以獲得更快的光強(qiáng)上升時(shí)間和下降時(shí)間，以提高光電耦合器的傳輸頻率， 適合高速光電耦合器使用。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種用于光電耦合器的發(fā)光二 極管驅(qū)動(dòng)器，包括依次連接的正溫度系數(shù)的電流源、輸入電平接口電路、驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路 和發(fā)光二極管，所述輸入電平接口電路包括輸入電平接口電阻、上升沿窄脈沖發(fā)生器、下降 沿窄脈沖發(fā)生器，所述驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路包括三路電流鏡和電流加法器，輸入電平經(jīng)輸入電平接口電阻后分成并聯(lián)的三路， 一路連接至驅(qū)動(dòng)電流鏡，另一路經(jīng)上升沿窄脈沖發(fā)生器 連接至上升沿電流鏡，第三路經(jīng)下降沿窄脈沖發(fā)生器連接至下降沿電流鏡，三路電流鏡的 輸出經(jīng)電流加法器驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光二極管。 上文中，正溫度系數(shù)的電流源為現(xiàn)有技術(shù)，其可以對(duì)光強(qiáng)隨著溫度升高而降低的 溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償，以得到不隨溫度變化的光強(qiáng)，保證光電耦合器的工作穩(wěn)定性；電流鏡能 根據(jù)輸入信號(hào)輸出大小穩(wěn)定的電流，從而為發(fā)光二極管提供驅(qū)動(dòng)電流。由于分別設(shè)置了驅(qū) 動(dòng)電流鏡、上升沿電流鏡、下降沿電流鏡，在輸入電平的上升沿，上升沿電流鏡與驅(qū)動(dòng)電流 鏡同時(shí)提供驅(qū)動(dòng)電流，使和發(fā)光二極管的光強(qiáng)快速增強(qiáng)，從而縮短了光強(qiáng)的上升時(shí)間；在輸 入電平的下降沿，下降沿電流鏡與驅(qū)動(dòng)電流鏡同時(shí)工作，但電流方向相反，從而快速減小光 強(qiáng)，縮短了光強(qiáng)的下降時(shí)間。由此，在不改變發(fā)光二極管的前提下，能夠減小發(fā)光二極管發(fā) 出光強(qiáng)的上升時(shí)間和下降時(shí)間，從而提高光電耦合器的傳輸頻率。 上述技術(shù)方案中，所述上升沿電流鏡的輸出電流與驅(qū)動(dòng)電流鏡輸出電流同方向， 其大小為驅(qū)動(dòng)電流鏡輸出電流的2 10倍；所述下降沿電流鏡的輸出電流與驅(qū)動(dòng)電流鏡輸 出電流反方向，其大小為驅(qū)動(dòng)電流鏡輸出電流的2 10倍。 上述技術(shù)方案中，所述上升沿窄脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與輸入電平信號(hào)頻率 相同，上升沿與輸入電平信號(hào)上升沿同步，脈寬為0. 1 2. 0納秒。 所述下降沿窄脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與輸入電平信號(hào)頻率相同，上升沿與輸 入電平信號(hào)下降沿同步，脈寬為0. 1 2. 0納秒。 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是 1、由于本實(shí)用新型設(shè)置了上升沿窄脈沖發(fā)生器、下降沿窄脈沖發(fā)生器，并對(duì)應(yīng)設(shè)
置了由其控制的電流源，從而在輸入電平的上升沿和下降沿可以改變驅(qū)動(dòng)電流，縮短了發(fā)
光二極管光強(qiáng)信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間，這樣，不需要更換更貴的發(fā)光二極管，就可以提
高光電耦合器的傳輸頻率，從而降低了高速光電耦合器的成本； 2、采用本實(shí)用新型的光電耦合器光強(qiáng)信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間短，可以有效降 低傳送過(guò)程中出現(xiàn)的誤碼或大的抖動(dòng)。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)方式示意圖； 圖2是圖1的等效電路示意圖； 圖3是實(shí)施例一中高速光電耦合器的紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器示意圖； 圖4是圖3對(duì)應(yīng)的等效電路示意圖； 圖5是圖3中驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路103的電路原理圖； 圖6是圖3對(duì)應(yīng)的時(shí)序圖； 圖7是圖5對(duì)應(yīng)的波形示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述 實(shí)施例一 參見(jiàn)附圖3至附圖5所示，一種高速光電耦合器(15MBd)的紅外發(fā)光二 極管驅(qū)動(dòng)器，包括依次連接的正溫度系數(shù)的電流源、輸入電平接口103和發(fā)光二極管104，所述輸入電平接口電路包括輸入電平接口電阻100、上升沿窄脈沖 發(fā)生器101、下降沿窄脈沖發(fā)生器102，所述驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路103包括三路電流鏡和電流 加法器，輸入電平經(jīng)輸入電平接口電阻后分成并聯(lián)的三路， 一路連接至驅(qū)動(dòng)電流鏡，另一路 經(jīng)上升沿窄脈沖發(fā)生器連接至上升沿電流鏡，第三路經(jīng)下降沿窄脈沖發(fā)生器連接至下降沿 電流鏡，三路電流鏡的輸出經(jīng)電流加法器驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光二極管。 參見(jiàn)附圖6和圖7所示，輸入邏輯電平信號(hào)(VIN)轉(zhuǎn)換成常規(guī)邏輯電平信號(hào) (VIN1)， VIN1產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流(ILED1，如高為7. 5mA，低為OmA)，發(fā)光二極管電流(ILED1)轉(zhuǎn) 換成光強(qiáng)L0P1 ;輸入邏輯電平信號(hào)(VIN)通過(guò)功能塊100和101產(chǎn)生上升沿邊沿脈沖VIN2， 脈沖時(shí)間為 lns， VIN2產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流(ILED2，如高為30mA，低為OmA)，發(fā)光二極管電流 (ILED2)轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)L0P2 ;輸入邏輯電平信號(hào)(VIN)通過(guò)功能塊100和102產(chǎn)生下降沿邊沿 脈沖VIN3，脈沖時(shí)間為 lnS， VIN3產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流(ILED3，如高為OmA，低為_30mA) ， ILED3 轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)L0P3。 ILED1， ILED2和ILED3三種驅(qū)動(dòng)電流合成實(shí)現(xiàn)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流ILED，產(chǎn)生較低的上 升時(shí)間和下降時(shí)間的光強(qiáng)LOP，這樣可以傳送高速的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)。 ILED1電流為KlXKT/qXlnA/Rl(其中，Kl :電流鏡的比例；A :PNP面積之比；R1 : 為電阻；玻爾茲曼常數(shù)K二 1. 38X 10—23jK—、室溫T二 300K ;q為電子電荷，q = 1. 6 X 10—19C)。 該電流設(shè)置為正溫度系數(shù)，可以對(duì)光強(qiáng)隨著溫度升高而降低的溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償，這樣可 以得到不隨溫度變化的光強(qiáng)。 實(shí)施例二 一種高速光電耦合器(15 lOOMBd)的紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，包括依 次連接的正溫度系數(shù)的電流源、輸入電平接口電路、驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路和發(fā)光二極管，所述 輸入電平接口電路包括輸入電平接口電阻、上升沿窄脈沖發(fā)生器、下降沿窄脈沖發(fā)生器，所 述驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路包括三路電流鏡和電流加法器，輸入電平經(jīng)輸入電平接口電阻后分成 并聯(lián)的三路，一路連接至驅(qū)動(dòng)電流鏡，另一路經(jīng)上升沿窄脈沖發(fā)生器連接至上升沿電流鏡， 第三路經(jīng)下降沿窄脈沖發(fā)生器連接至下降沿電流鏡，三路電流鏡的輸出經(jīng)電流加法器驅(qū)動(dòng) 所述發(fā)光二極管。 輸入邏輯電平信號(hào)(VIN)轉(zhuǎn)換成常規(guī)邏輯電平信號(hào)(VIN1) ， VIN1產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流 (ILED1，如高為2 7. 5mA，低為0mA)，發(fā)光二極管電流(ILED1)轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)L0P1 ;輸入邏輯 電平信號(hào)(VIN)通過(guò)功能塊100和101產(chǎn)生上升沿邊沿脈沖VIN2，脈沖時(shí)間為"lns，VIN2 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流(ILED2，如高為(2 10XILEDlmA，低為0mA)，發(fā)光二極管電流(ILED2)轉(zhuǎn)換 成光強(qiáng)L0P2 ;輸入邏輯電平信號(hào)(VIN)通過(guò)功能塊100和102產(chǎn)生下降沿邊沿脈沖VIN3， 脈沖時(shí)間為"lnS，VIN3產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流(ILED3，如高為OmA，低為-2 -10 X ILED1) ， ILED3 轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)L0P3。 ILED1， ILED2和ILED3三種驅(qū)動(dòng)電流合成實(shí)現(xiàn)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流ILED，產(chǎn)生較低的上 升時(shí)間和下降時(shí)間的光強(qiáng)LOP，這樣可以傳送高速的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)。
權(quán)利要求一種用于光電耦合器的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，包括依次連接的正溫度系數(shù)的電流源、輸入電平接口電路、驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路和發(fā)光二極管，其特征在于所述輸入電平接口電路包括輸入電平接口電阻、上升沿窄脈沖發(fā)生器、下降沿窄脈沖發(fā)生器，所述驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路包括三路電流鏡和電流加法器，輸入電平經(jīng)輸入電平接口電阻后分成并聯(lián)的三路，一路連接至驅(qū)動(dòng)電流鏡，另一路經(jīng)上升沿窄脈沖發(fā)生器連接至上升沿電流鏡，第三路經(jīng)下降沿窄脈沖發(fā)生器連接至下降沿電流鏡，三路電流鏡的輸出經(jīng)電流加法器驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光二極管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電耦合器的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述上 升沿電流鏡的輸出電流與驅(qū)動(dòng)電流鏡輸出電流同方向，其大小為驅(qū)動(dòng)電流鏡輸出電流的 2 10倍；所述下降沿電流鏡的輸出電流與驅(qū)動(dòng)電流鏡輸出電流反方向，其大小為驅(qū)動(dòng)電 流鏡輸出電流的2 10倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于光電耦合器的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所 述上升沿窄脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與輸入電平信號(hào)頻率相同，上升沿與輸入電平信號(hào)上升沿同步，脈寬為0. 1 2. 0納秒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于光電耦合器的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述下降沿窄脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與輸入電平信號(hào)頻率相同，上升沿與輸入電平信號(hào)下降沿同步，脈寬為0. 1 2. 0納秒。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于光電耦合器的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，包括依次連接的正溫度系數(shù)的電流源、輸入電平接口電路、驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路和發(fā)光二極管，其特征在于所述輸入電平接口電路包括輸入電平接口電阻、上升沿窄脈沖發(fā)生器、下降沿窄脈沖發(fā)生器，所述驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路包括三路電流鏡和電流加法器，輸入電平經(jīng)輸入電平接口電阻后分成并聯(lián)的三路，一路連接至驅(qū)動(dòng)電流鏡，另一路經(jīng)上升沿窄脈沖發(fā)生器連接至上升沿電流鏡，第三路經(jīng)下降沿窄脈沖發(fā)生器連接至下降沿電流鏡，三路電流鏡的輸出經(jīng)電流加法器驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光二極管。本實(shí)用新型不需要更換更貴的發(fā)光二極管，就可以提高光電耦合器的傳輸頻率；可以有效降低傳送過(guò)程中出現(xiàn)的誤碼或大的抖動(dòng)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201536360SQ200920283819
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者季學(xué)敏, 朱衛(wèi)根 申請(qǐng)人:蘇州優(yōu)達(dá)光電子有限公司