变频器中的光电耦合器

在变频器威廉希尔官方网站 中，经常用到的光电耦合器件，有三种类型：

1、一种为三极管型光电耦合器，如PC816、PC817、4N35等，常用于开关电源威廉希尔官方网站 的输出电压采样和误差电压放大威廉希尔官方网站 ，也应用于变频器控制端子的数字信号输入回路。结构最为简单，输入侧由一只发光二极管，输出侧由一只光敏三极管构成，主要用于对开关量信号的隔离与传输；

2、第二种为集成威廉希尔官方网站 型光电耦合器，如6N137、HCPL2601等，输入侧发光管采用了延迟效应低微的新型发光材料，输出侧为门威廉希尔官方网站 和肖基特晶体管构成，使工作性能大为提高。其频率响应速度比三极管型光电耦合器大为提高，在变频器的故障检测威廉希尔官方网站 和开关电源威廉希尔官方网站 中也有应用；

3、第三种为线性光电耦合器，如A7840。结构与性能与前两种光耦器件大有不同。在威廉希尔官方网站 中主要用于对mV级微弱的模拟信号进行线性传输，在变频器威廉希尔官方网站 中，往往用于输出电流的采样与放大处理、主回路直流电压的采样与放大处理。

下图为三类光耦器件的引脚、功能原理图：

三种光耦合器威廉希尔官方网站 图

第一类光耦器件的测量与在线检测：

第一类型的光电耦合器，输入端工作压降约为1.2V，输入最大电流50mA，典型应用值为10 mA；输出最大电流1A左右，因而可直接驱动小型继电器，输出饱合压降小于0.4V。可用于几十kHz较低频率信号和直流信号的传输。对输入电压/电流有极性要求。当形成正向电流通路时，输出侧两引脚呈现通路状态，正向电流小于一定值或承受一定反向电压时，输出侧两引脚之间为开路状态。

测量方法：

数字表二极管档，测量输入侧正向压降为1.2V，反向无穷大。输出侧正、反压降或电阻值均接近无穷大；

指针表的x10k电阻档，测其1、2脚，有明显的正、反电阻差异，正向电阻约为几十kΩ，反向电阻无穷大；3、4脚正、反向电阻无穷大；

两表测量法。用指针式万用表的x10k电阻档（能提供15V 或9V、几十μA的电流输出），正向接通1、2脚（黑笔搭1脚），用另一表的电阻档用x1k测量3、4脚的电阻值，当1、2脚表笔接入时，3、4脚之间呈现20kΩ左右的电阻值，脱开1、2脚的表笔，3、4脚间电阻为无穷大。

可用一个直流电源串入电阻，将输入电流限制在10mA以内。输入威廉希尔官方网站 接通时，3、4脚电阻为通路状态，输入威廉希尔官方网站 开路时，3、4脚电阻值无穷大。

3、4种测量方法比较准确，如用同型号光耦器件相比较，甚至可检测出失效器件（如输出侧电阻过大）。

上述测量是新器件装机前的必要过程。对上线不便测量的情况下，必要时也可将器件从威廉希尔官方网站 中拆下，离线测量，进一步判断器件的好坏。

在实际检修中，离线电阻测量不是很便利，上电检测则较为方便和准确。要采取措施，将输入侧威廉希尔官方网站 变动一下，根据输出侧产生的相应的变化（或无变化），测量判断该器件的好坏。即打破故障威廉希尔官方网站 中的“平衡状态”，使之出现“暂态失衡”，从而将故障原因暴露出来。光耦器件的输入、输出侧在威廉希尔官方网站 中串有限流电阻，在上电检测中，可用减小（并联）电阻和加大电阻的方法（将其开路）等方法，配合输出侧的电压检测，判断光耦器件的好坏。部分威廉希尔官方网站 中，甚至可用直接短接或开路输入侧、输出侧，来检测和观察威廉希尔官方网站 的动态变化，利于判断故障区域和检修工作的开展。

测量时的注意事项：光耦器件的一侧可能与“强电”有直接联系，触及会有触电危险，建议维修过程中为机器提供隔离电源！

下图为常见三极管光耦器件的应用威廉希尔官方网站 图。

光电耦合器在线检测示意图

上图中的（1）威廉希尔官方网站 ，为变频器控制端子威廉希尔官方网站 的数字信号输入威廉希尔官方网站 ，当正转端子FWD与公共端子COM短接时，PC817的1、2脚之间的电压由0V变为1.2V，4脚电压由5V变为0V。同理，当控制端子呈开路状态时，PC817的1、2脚之间电压为0V，而3、4脚之间电压为5V。图（1）威廉希尔官方网站 可以看出光耦器件的各脚电压值，故障或正常状态测量输入、输出脚电压即可得出判断。

上图（2）威廉希尔官方网站 ，测量1、2之间为0.7V（交流信号平均值），3、4脚之间为3V ，说明光电耦合器有了输入信号，但光耦器件本身是否正常？用金属镊子短接PC817的1、2脚，测量4脚的电压由原3V上升为5V（或有明显上升），说明光耦器件是好的。若电压不变，说明光耦损坏。

第二类光耦器件的测量与在线检测：

第二种类型的光电耦合器（6N137），输入端工作压降约为1.5V左右，但输入、输出最大电流仅为mA级，只起到对较高频率信号的传输作用，威廉希尔官方网站 本身不具备电流驱动能力，可用于对MHz级信号进行有效的传输。同第一类光耦器件一样，对输入电压/电流有极性要求。当形成正向电流通路时，输出侧两引脚呈现通路状态，正向电流小于一定值或承受一定反向电压时，输出侧两引脚之间为开路状态。

此种类型光耦器件的构成威廉希尔官方网站 ，同第一类光耦器件构成的威廉希尔官方网站 形式相类似，但威廉希尔官方网站 传输的信号频率较高。其测量与检查方法也基本上是相似的。如果说第一类光耦为低速和普通光耦，那么第二类光耦合器，可称之为高速光耦，二者的区别，只是对信号响应速度的不同，在威廉希尔官方网站 形式上则是相同的。

在线测量，1、可用短接或开路2、3输入脚，同时测量输出6、5脚的电压变化； 2、减小或加大输入脚外接电阻，测量输出脚电压有无相应变化；3、从+5V供电或其它供电串限流电阻引入到输入脚，检测输出脚电压有无相应变化。来判断器件是否正常。

第三类光耦器件——线性光耦：

线性光耦，是光电耦合器中一种比较特殊的器件了。

1、线性光耦的特点：

（1） 结构特点：其输入、输出侧威廉希尔官方网站 ，不再像第一类光耦器件一样，只是

二极管/三极管的简单威廉希尔官方网站 ，而是内含放大器，并有各自独立的供电回路；没有信号输入极性要求，只将输入信号幅度进行线性放大。

（2）输入侧信号输入端，不再呈现发光二极管的正、反向特性，或许我们完全可以将两个信号输入端看作是运算放大器的两个输入端子——输入阻抗非常高，不再吸取信号源电流；能用作微弱电压信号的输入和放大；能对差分信号有极高的放大能力，对共模信号有一定的抑制能力；

（3）输出侧威廉希尔官方网站 ，为差分信号输出模式，便于与后级放大器连接，将信号作进一步处理。

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