一种高可靠车载光耦隔离按键触发电路设计与实现
摘要：本文实现了一种车载光耦隔离按键触发电路设计，介绍了按键、光耦器件的特点，阐述了光耦隔离按键触发电路的组成、工作原理和PCB设计要点，分析了电路在车载应用场景的验证和使用情况。通过车辆仪表盘按键触发信号输入和智能处理设备的输出控制響应，车辆可以实现交通占道违章监管和一键报警功能，具有电路简洁，高可靠性，快速响应，零误动作等特点，适应于各类车辆后装工程复杂多变的车载电磁环境。
关键词：按键触发光耦隔离高可靠性干扰
Abstract：Thispaperimplementedthedesignofhighreliabilityofvehiclepush-buttontriggeredcircuitofoptocouplerisolation，introducedthecharacteristicsofpush-buttonandoptocoupler.Itexpoundsthecircuitcompositionandprinciplesofpush-buttontriggeredcircuitofoptocouplerisolationandthedesignpointsofPCB，analyzingtheresultoftestingandapplicationinvehicleusagescenario.Byusingtheinputtriggersignalofpush-buttoninthevehicleinstrumentboardandtheresponseofintelligentprocessingequipment，thefunctionoftrafficsupervisionofbreakrulesandregulationsandalarmofpush-buttonareachieved.Thedesignisoftheadvantagesofconcise，highreliability，quickresponseandnomalfunction，whichaccommodatesthecomplicatedandvariedelectromagneticenvironmentofafter-modificationofvehicle.
Keywords：push-button，triggered，optocouplerisolation，highreliability，interference
按键是各类仪器仪表设备常用的人机交互接口，同时也是外部控制信号输入的普遍方式。常见的机械式按键内部触点结构大都使用弹性金属簧片，按键动作时不可避免产生触点抖动现象，此外，如果按键设备所处工作环境的电磁干扰较强，也很容易在输入电路中引入干扰脉冲[1]，不做处理则会出现按键失灵，导致按键误触发或无响应。常见的按键触发方式分为低电平触发和高电平触发。
车载环境具有供电电压波动范围大，电磁干扰复杂的特点，根据工程实践经验，DC24V等级供电的车型，其地线电平常见波动范围是0～3V，在某些情况下，地线电平波动范围上限甚至会超过5V。如此大的地线电平波动范围，对于车载设备低电平触发的控制信号来说输入信号动态范围波动大，为满足高可靠性，保障不出现误触发或无响应的故障，对于电路设计提出了一定的要求。
在电路设计中，将处理器与外部输入触发信号之间进行电气隔离，是解决上述按键失灵问题行之有效的方式。常见的电气隔离方法包括光耦隔离、变压器隔离和继电器隔离等，光耦隔离与其他的隔离方法相比，具有体积小巧、结构简单、响应快速、工作稳定、使用寿命长、成本低廉、电气隔离能力和抗干扰能力强等优势，在信号隔离传输设计中被广泛使用。采用光耦隔离方法，实现电路中信号的光学隔离，既能使输入信号无阻无损通过，且防止输出信号反馈到输入端，有力地抑制尖峰脉冲和各种噪声导致的干扰[2，3]，适应的电压波动范围广。
2光耦的特征和工作原理
光耦是光电耦合器的简称，它是一种把发光元件和光敏元件设计在同一个器件外壳内经封装而成的以光为媒介传输信号的“电-光-电”转换器件，当输入端通过电信号时，发光元件发出光源，受光元件接受光源后有光电流生成，沿输出端流出[4]，进而导通输出电路。常见的光电耦合器件依据采用光敏元件的差异分为多种类型，如光电三极管型、达林顿型和光控晶闸管型等。一般光耦的输入阻抗很低（100～1000Ω），输入输出间的电容很小（0.5～2pF），绝缘电阻大