摘要：介绍电流环批量生产时出现的脉宽不达标问题，及针对该问题的原理分析、测试，及改善要点。
关键词：光耦；脉宽；电流环
1 引言
在批量生产调试电流环通讯电路时，发现其脉宽低于规定值。主要通过更换SMD光电耦合器来配比电路板参数后，调试达标。且前期曾因为该参数不达到，更换光耦也不能解决问题导致生产停滞，后面通过更换匹配电阻解决。
2 原理及参数分析
测试过程中，通讯波特率设置为19200bps，其1bit的脉冲宽度为52us，通过示波器测量试验通道中的传输波形，以验证硬件电路是否满足通讯标准的要求。然而，实际测试过程中，测得脉冲宽度仅为43us，严重低于标准要求。
2.1 原理分析
图1所示的电路为电流环通讯电路。
图1中PC112、PC113是AVAGO公司的光电耦合器，实现信号的传输与内外隔离。当处理器发送信号导通光耦PC113，则24V电源正通过电阻R15，流入光耦PC112，电阻R115-R118分流；再经过下半部分电路，回流至24V电源负。当处理器发送信号关断光耦PC113，则电流环电路关断。
2.2 参数分析
参考AV02-072EN-October 18,2007版本手册进行描述，该手册描述了CNY17-x系列产品的参数。Odering Information中给出CNY17-3-500E的CTR参数在100%-200%之间。Absolute Maximum Ratings给出工作温度为-55℃ to +100℃。Electrical Specifications给出CNY17-3的CTR值100%-200%为25℃的测量值（IF=10mA,VCE=5V）。Figure7给出了CTR值和环境温度之间的关系曲线（IF=10mA,VCE=5V）。
CNY17-3为AVAGO公司的低端品牌，属于委外代工生产，其参数值为25℃的测量值。调试时更好光耦后正常，可知其参数值不稳定，离散性很大。
核心参数CTR不稳定时，光耦开通慢，导致三极管开通延时过大，负脉宽下降沿偏大，导致18V处的负脉宽远小于大纲的要求值。
2.3 测试分析
实际测量结论：测量故障样品2个，值符合手册要求。
情况如下：测量电路如下，与手册保持一致，Input端接信号发生器，RD=420Ω，RL=100Ω，光耦6脚悬空。
1) 样品1测试：输入：幅值5.6V/频率10kHz，测得IF=4.5mA，VF=0.602V，VO=3.75V，求得IC=12.5mA，CTR=277.8%
通过示波器测试得知tr=4.4us，tf=1.8us（测量电路的tr即为下降时间、tf即为上升时间）
2) 样品1测试：输入：幅值10V/频率10kHz，测得IF=9.1mA，VF=0.629V，VO=2.2V，求得IC=28mA，CTR=307.7%
通过示波器测试得知tr=1.8us，tf=4.7us（测量电路的tr即为下降时间、tf即为上升时间）
3) 样品2测试：输入：幅值10V/频率10kHz，
通过示波器测试得知得知tr＜3us，tf=3us
4) 时间参数-高低温测试
选取10个故障样品，输入：方波（占空比50%），幅值4V(偏置2V)/频率1kHz，RD=100Ω，RL=400Ω，高温85℃，低温-25℃，测得其开通时间、关断时间、延时td和ts如下表所示，从表中可知其偏差最大不超过2us。
2.4 故障器件分析
将疑为故障器件的CNY17-3光电耦合器返AVAGO原厂分析，原厂分析光耦器件性能正常，满足手册参数要求，见分析报告《PRT-F04-039131_CUST_Rev 1(CNY17-3-500E)》。
2.5 处理器串口采样分析
控制电流环通讯用处理器为MC68360，查阅其相关手册可知，其UART通讯帧格式包括11位（8位数据位+2位起止位+1位奇偶校验位）。
电流环通讯属于发送和接收均工作于异步模式，因此通讯时无需连接时钟。接收器对接收到的数据进行16倍过采样，最终取中间三次为有效值。
3 结论
通过上述分析，得知发送端驱动电流过小导致光耦开通时间短。使用电流型光耦器件时，必须保证其光电二极管驱动电流达到较大值，以达到额定的CTR值，方能使三极管良好导通。应熟悉处理器的采样规则，或通过处理器生产厂家获知采样规则，才能更为合适制定测试要求。
参考文献：
[1]MC68360 Quad Integrated Communications Controller User’s Manual.
[2]PRT-F04-039131_CUST_Rev 1(CNY17-3-500E).
[3]CNY17-x Phototransistor Optocoupler High Collector-Emitter Voltage Type.
[4]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京：北京航空航天大学出版社，1999
[5]吕津.一种对20mA电流环的改进方法. 中国测试技术，2003,03:2
作者简介：刘伟（1990-03），男，籍贯：江西省宜春市，学历：本科，毕业于电子科技大学，现有职称：助理工程师，研究方向：自动化控制
论文作者:刘伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/1
标签：电流论文; 测试论文; 参数论文; 电路论文; 光耦论文; 测量论文; 通讯论文; 《电力设备》2017年第22期论文;