高速光耦瞬态共模抑制性能的电路仿真方法

高会壮+王香芬+张芮+黄姣英

摘 要： 为了解决高速光电耦合器的瞬态共模抑制不能准确测试的问题，研究了光耦的耦合机理和瞬态共模抑制的测试原理。利用仿真技术对电路功能及瞬态共模抑制评估电路的耦合参数（包括耦合电阻与耦合电容）进行仿真和验证，分析了电路中的不同器件参数对仿真结果的影响，并且对得到的输出波形的数据进行读取与分析。以HCPL?2611为例，使用大电阻和小电容并联的模型模拟实际中的耦合情况，通过仿真分析确定了耦合电容的大小，验证了高速光耦瞬态共模抑制仿真方法的有效性。

关键词： 瞬态共模抑制； PSpice仿真； 高压脉冲； 耦合参数； 耦合电阻； 耦合电容

中图分类号： TN364+.2?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）04?0060?05

Abstract： To resolve the problem that the common mode transient immunity （CMTI） of high?speed optocoupler cannot be accurately tested， the coupling mechanism of the optocoupler and the testing principle of CMTI are researched. The simulation technology is adopted to simulate and verify the circuit function and coupling parameters （including coupling resistance and coupling capacitance） of the CMTI evaluation circuit. The effects of different device parameters in the circuit on simulation results are analyzed， and the obtained data of output waveforms is read and analyzed. Taking HCPL?2611 as an example， the model of parallel connection of large resistance and small capacitance is adopted to simulate the coupling condition in practice. The size of coupling capacitance is determined and the effectiveness of high?speed optocoupler CMTI is verified by means of simulation analysis.

Keywords： common mode transient immunity； PSpice simulation； high?voltage pulse； coupling parameter； coupling resistance； coupling capacitance

0 引 言

高速光电耦合器作为数字隔离器件的一类，是以光作为传输媒介实现信号的传输，同时对信号进行隔离。其原理是利用一个发光二极管LED将电信号首先转化为光信号，而后经过光敏管重新转化为电信号并输出，这种传输模式能够将输入与输出进行有效的电气隔离[1]。

一般光耦都有一定的抗干扰能力，可以将外部输入信号中的高频干扰信号过滤掉，相当于电容的作用。并且光耦的电源和电路中的电源是隔离的，外部电源波动也不会对电路产生影响，这就使得它可以在一定程度上保护电路、抑制噪声[2]。

随着数据速率的提高，在高转换速率下，高速光耦对瞬态共模干扰并不能完全抑制，共模干扰有可能通过耦合窜入输出，破坏数据转换，通过隔离地平面之间的电容提供这些快速瞬态信号的路径，使输出波形退化。……