*、电路中为什么要使用光耦器件？
1、 电气隔离的要求。A与B电路之间，要进行信号的传输，但两电路之间
由于供电*别过于悬殊，*路为数百伏，另*路为仅为几伏；两种差异巨大的供电系统，*法将电源共用；
2、A电路与强电有联系，人体接触有触电危险，需予以隔离。而B线路板为人体经常接触的部分，也不应该将危险高电压混入到*起。两者之间，既要完成信号传输，又必须进行电气隔离；
3、运放电路等高阻抗型器件的采用，和电路对模拟的微弱的电压信号的传输，使得对电路的抗干扰处理成为*件比较麻烦的事情――从各个途径混入的噪声干扰，有可能反客为主，将有用信号“淹没”掉；
4、除了考虑人体接触的安全，又必须考虑到电路器件的安全，当光电耦合器件输入侧受到强电压（场）冲击损坏时，因光耦的隔离作用，输出侧电路却能安全*恙。
以上四个方面的原因，促成了光耦器件的研制、开发和实际应用。光耦的基本作用，是将输入、输出侧电路进行有效的电气上的隔离；能以光形式传输信号；有较好的抗干扰效果；输出侧电路能在*定程度上得以避免强电压的引入和冲击。
二、光电耦合器件的*般属性：
1、结构特点：输入侧*般采用发光二*管，输出侧采用光敏晶体管、集成电路等多种形式，对信号实施电-光-电的转换与传输。
2、输入、输出侧之间有光的传输，而*电的直接联系。输入信号的有*和强弱控制了发光二*管的发光强度，而输出侧接受光信号，据感光强度，输出电压或电流信号。
3、输入、输出侧有较高的电气隔离度，隔离电压*般达2000V以上。能对交、直流信号进行传输，输出侧有*定的电流输出能力，有的可直接拖动小型继电器。特殊型光耦器件能对毫伏，甚至微伏*交、直流信号进行线性传输。
4、因光耦的结构特性，输入、输出侧需要相互隔离的*立供电电源，即需两路*“共地”点的供电电源。下述*、二类光耦输入侧由信号电压提供了输入电流通路，但实质上输入信号回路，也是有*个供电支路的；而线性光耦，则输入侧与输出侧*样，是直接接有两种相隔离的供电电源的。
三、在变频器电路中，经常用到的光电耦合器件，有三种类型：
1、*种为三*管型光电耦合器，如PC816、PC817、4N35等，常用于开关电源电路的输出电压采样和误差电压放大电路，也应用于变频器控制端子的数字信号输入回路。结构*为简单，输入侧由*只发光二*管，输出侧由*只光敏三*管构成，主要用于对开关量信号的隔离与传输；
2、第二种为集成电路型光电耦合器，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，输出侧为门电路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*管型光电耦合器大为提高，在变频器的故障*测电路和开关电源电路中也有应用；
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。在电路中主要用于对mV*微弱的模拟信号进行线性传输，在变频器电路中，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：
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三种光耦合器电路图
四、第*类光耦器件的测量与在线*测：
第*类型的光电耦合器，输入端工作压降约为1.2V，输入*大电流50mA，典型应用值为10 mA；输出*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*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*定值或承受*定反向电压时，输出侧两引脚之间为开路状态。
测量方法：
1、数字表二*管档，测量输入侧正向压降为1.2V，反向*穷大。输出侧正、反压降或电阻值均接近*穷大；
2、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*穷大；3、4脚正、反向电阻*穷大；
3、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*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*穷大。
4、可用*个直流电源串入电阻，将输入电流限制在10mA以内。输入电路接通时，3、4脚电阻为通路状态，输入电路开路时，3、4脚电阻值*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*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电路中拆下，离线测量，进*步判断器件的好坏。
在实际*修中，离线电阻测量不是很便利，上电*测则较为方便和准确。要采取措施，将输入侧电路变动*下，根据输出侧产生的相应的变化（或*变化），测量判断该器件的好坏。即打破故障电路中的“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、输出侧在电路中串有限流电阻，在上电*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*测，判断光耦器件的好坏。部分电路中，甚至可用直接短接或开路输入侧、输出侧，来*测和观察电路的动态变化，利于判断故障区域和*修工作的开展。
测量时的注意事项：光耦器件的*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*管光耦器件的应用电路图。
光电耦合器在线*测示意图
上图中的（1）电路，为变频器控制端子电路的数字信号输入电路，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）电路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）电路，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。
五、第二类光耦器件的测量与在线*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*大电流仅为mA*，只起到对较高频率信号的传输作用，电路本身不具备电流驱动能力，可用于对MHz*信号进行有效的传输。同第*类光耦器件*样，对输入电压/电流有*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*定值或承受*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电路，同第*类光耦器件构成的电路形式相类似，但电路传输的信号频率较高。其测量与*查方法也基本上是相似的。如果说第*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，在电路形式上则是相同的。
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*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，*测输出脚电压有*相应变化。来判断器件是否正常；
六、第三类光耦器件――线性光耦：
线性光耦，是光电耦合器中*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、输出侧电路，不再像第*类光耦器件*样，只是
二*管/三*管的简单电路，而是内含放大器，并有各自*立的供电回路；没有信号输入*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*管的正、反向特性，或许我们*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*高的放大能力，对共模信号有*定的抑制能力；
（3）输出侧电路，为差分信号输出模式，便于与后*放大器连接，将信号作进*步处理。
2、线性光耦器件A7840的引脚功能图：
A7840（HCPL-7840）功能方框图
A7840（HCPL-7840）的工作参数：输入侧、输出侧的供电典型值为5V，输入电阻480kΩ，*大输入电压320mV；差分信号输出方式。内部输入电路有放大作用，且为高阻抗输入，能不失真传输mV*交、直流信号，输出信号作为后*运算放大器差分输入信号。具有1000倍左右的电压放大倍数。典型应用，常与后*运算放大器配合，对微弱（交、直）电压信号进行放大和处理。
2、3脚为信号输入脚，1、4脚为输入侧供电端；6、7脚为差分信号输出脚，8、5脚为输出侧供电端。
在线*测方法：可将内部电路看作是*只“整体的运算放大器”，2、3脚为同相、反相输入端，7、6脚为信号输出端。当短接2、3脚（使输入信号为零）时，6、7脚之间输出电压也为零。当2、3脚有mV*电压输入时，6、7脚之间有“放大了的”比例电压输出。
3、由A7840构成的电流信号*测电路：
英威腾G9/P9小功率变频器的输出电流采样电路
部分小功率变频器机型，对输出电流的采样，省掉了电流互感器。在U、V输出电路中直接串接了mΩ*的电流采样电阻，将输出电流信号由采样电阻转化为mV*电压信号，将此电阻上的电压信号经R1、R2引入到U3、U4（A7840）R的信号输入端，由U3、U4进行光电隔离和线性传输，再经U5（TL082）进行放大（阻抗变换）后，送后*电流*测与保护电路进*步处理，再送入CPU。U4、U3输入侧的供电是由驱动电路供电（隔离电源）再经U1、U2（L7805稳压器）稳压成5V来提供的，此电源必须是与控制电路相隔离的。U4、U5的输出侧供电，则是由CPU主板供电的+5V电源提供的。A7840将输入百mV*电压信号放大输出为V*表征着输出电流大小的差分电压信号，再经后*U5运算放大器反相输出正电压信号，送后后*电流信号处理电路。分别被处理成*定幅度的模拟信号送入CPU，用作输出电流显示及输出控制；被处理成开关量信号，用于故障报警，停机保护等。
此两路电流*测信号输出，在线路板上标注有IU、IV字样，是为*测点。
4、由A7840构成的直流回路电压信号*测电路：
阿尔法ALPHA2000 18.5kW变频器直流回路电压*测电路
阿尔法ALPHA2000 18.5kW变频器直流回路电压*测电路，电压采样信号直接取自直流回路的P、N端的530V直流电压，经电阻降压、分压网络，将分压所得mV*电压信号，加到小信号处理光电耦合器A7840（U14）的2、3输入脚上，经U14实施强、弱电隔离后，形成差分信号输入到LF353运算放大器的2、3脚，本*电路接成电压跟随器，输出信号由电位器中*头（线路板上厂*标注测试点VPN）输出至CPU主板与电源/驱动板的排线端子CNN1的8脚。在三相输入电压为380V时，8脚采样直流电压为3V。
A7840的输入侧供电，是由开关变压器的*个*立绕组的交流电压，经D41、C46等整流滤波，由集成稳压器78L05稳压成5V提供的；输出侧供电，则采用CPU主板供电电源+5V。
直流回路电压*测信号由排线端子CNN1、CNM的8脚进入CPU主板，*路经R174直接输入CPU的53脚，此路信号为模拟电压信号，其作用：1、供操作面板显示直流电压值，有的变频器机型经程序换算后显示输入交流电压值；2、有的机型用于对输出U/F比的控制，使输出电压值比例于输入电压值；3、少数机型用于过、欠压保护的采样参考。
另*路经R155送入LF393开路集电*输出运放构成的电压比较器的反相输入端，该路输出信号与过流（OL）、OC、OH等信号*起混合为*路“故障汇总信号”，经CPU外围电路进*步处理，送入CPU引脚，作停机保护和切断驱动脉冲的控制。LF393的同相输入端可看作为“可编程基准电压端”，其基准电压的幅值由CPU的42、51脚输出电压控制，在起动和运行过程中分别给出不同的基准电压值，与输入电压*测信号相比较。变频器的不同工作过程，则保护动作阀值也有所不同。
当电压*测电路本身发生故障时，其*修方法如下：
a、变频器上电后，即报出过压或欠压故障，见上图电压*测电路。测量CN1的8端子电压，正常值应为3V左右。测量此点电压值偏高或偏低，说明电压*测电路有故障。*先*测A7840的输入侧、输出侧的5V供电是否正常，LF353的正负15V供电是否正常，若不正常，修复相关电源供电支路。若正常，进行下*步*修；
b、测量A7840的2、3脚之间有100mV以上输入电压，用金属尖镊子短接A7840的2、3脚，测量LF353的输出脚1脚电压有明显下降，说明以上电压信号传输环节均正常，故障在LF353外接电位器不良或失调。更换并重新调整。调整变频器的相关参数，令操作显示面板显示直流回路的电压值，当输入三相电压为380V时，调整该电位器，使直流电压显示值为530V，即可；
c、用金属尖镊子短接A7840的2、3脚，测量LF353的1脚电压*变化，进*步*测LF353的输入脚电压（正常值为3左右，镊子短接A7840输入脚时变为OV）值*变化，A7840或外电路元件损坏；LF353输入脚电压值为正常值， LF353损坏，更换LF353。
d、用镊子短接A7840的2、3脚时，LF353输入电压值有变化，但其值偏低，如从1V变化为0V，*查A7840外围元件正常，故障为A7840低效，更换A7840。
郑州中鑫自化设备限公司 网址：http://www.hnzkwx.com 郑州变频器维修中* 维修电话：0371-60133978 13837132021