一、電路中為什么要使用光耦器件？
電氣隔離的要求。A與B電路之間，要進(jìn)行信號(hào)的傳輸，但兩電路之間由于供電級(jí)別過于懸殊，一路為數(shù)百伏，另一路為僅為幾伏；兩種差異巨大的供電系統(tǒng)，無法將電源共用；
A電路與強(qiáng)電有聯(lián)系，人體接觸有觸電危險(xiǎn)，需予以隔離。而B線路板為人體經(jīng)常接觸的部分，也不應(yīng)該將危險(xiǎn)高電壓混入到一起。兩者之間，既要完成信號(hào)傳輸，又必須進(jìn)行電氣隔離；
運(yùn)放電路等高阻抗型器件的采用，和電路對(duì)模擬的微弱的電壓信號(hào)的傳輸，使得對(duì)電路的抗干擾處理成為一件比較麻煩的事情——從各個(gè)途徑混入的噪聲干擾，有可能反客為主，將有用信號(hào)“淹沒”掉；
除了考慮人體接觸的安全，又必須考慮到電路器件的安全，當(dāng)光電耦合器件輸入側(cè)受到強(qiáng)電壓（場）沖擊損壞時(shí)，因光耦的隔離作用，輸出側(cè)電路卻能安全無恙。
以上四個(gè)方面的原因，促成了光耦器件的研制、開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用。光耦的基本作用，是將輸入、輸出側(cè)電路進(jìn)行有效的電氣上的隔離；能以光形式傳輸信號(hào)；有較好的抗干擾效果；輸出側(cè)電路能在一定程度上得以避免強(qiáng)電壓的引入和沖擊。
1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輸入側(cè)一般采用發(fā)光二極管，輸出側(cè)采用光敏晶體管、集成電路等多種形式，對(duì)信號(hào)實(shí)施電-光-電的轉(zhuǎn)換與傳輸。
2、輸入、輸出側(cè)之間有光的傳輸，而無電的直接聯(lián)系。輸入信號(hào)的有無和強(qiáng)弱控制了發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度，而輸出側(cè)接受光信號(hào)，據(jù)感光強(qiáng)度，輸出電壓或電流信號(hào)。
3、輸入、輸出側(cè)有較高的電氣隔離度，隔離電壓一般達(dá)2000V以上。能對(duì)交、直流信號(hào)進(jìn)行傳輸，輸出側(cè)有一定的電流輸出能力，有的可直接拖動(dòng)小型繼電器。特殊型光耦器件能對(duì)毫伏，甚至微伏級(jí)交、直流信號(hào)進(jìn)行線性傳輸。
4、因光耦的結(jié)構(gòu)特性，輸入、輸出側(cè)需要相互隔離的獨(dú)立供電電源，即需兩路無“共地”點(diǎn)的供電電源。下述一、二類光耦輸入側(cè)由信號(hào)電壓提供了輸入電流通路，但實(shí)質(zhì)上輸入信號(hào)回路，也是有一個(gè)供電支路的；而線性光耦，則輸入側(cè)與輸出側(cè)一樣，是直接接有兩種相隔離的供電電源的。
三、在變頻器電路中，經(jīng)常用到的光電耦合器件，有三種類型：
1、一種為三極管型光電耦合器，如PC816、PC817、4N35等，常用于開關(guān)電源電路的輸出電壓采樣和誤差電壓放大電路，也應(yīng)用于變頻器控制端子的數(shù)字信號(hào)輸入回路。結(jié)構(gòu)最為簡單，輸入側(cè)由一只發(fā)光二極管，輸出側(cè)由一只光敏三極管構(gòu)成，主要用于對(duì)開關(guān)量信號(hào)的隔離與傳輸；
2、第二種為集成電路型光電耦合器，如6N137、HCPL2601等，輸入側(cè)發(fā)光管采用了延遲效應(yīng)低微的新型發(fā)光材料，輸出側(cè)為門電路和肖基特晶體管構(gòu)成，使工作性能大為提高。其頻率響應(yīng)速度比三極管型光電耦合器大為提高，在變頻器的故障檢測電路和開關(guān)電源電路中也有應(yīng)用；
3、第三種為線性光電耦合器，如A7840。結(jié)構(gòu)與性能與前兩種光耦器件大有不同。在電路中主要用于對(duì)mV級(jí)微弱的模擬信號(hào)進(jìn)行線性傳輸，在變頻器電路中，往往用于輸出電流的采樣與放大處理、主回路直流電壓的采樣與放大處理。
下圖為三類光耦器件的引腳、功能原理圖：
三種光耦合器電路圖
四、第一類光耦器件的測量與在線檢測：
第一類型的光電耦合器，輸入端工作壓降約為1.2V，輸入最大電流50mA，典型應(yīng)用值為10 mA；輸出最大電流1A左右，因而可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，輸出飽合壓降小于0.4V?？捎糜趲资甼Hz較低頻率信號(hào)和直流信號(hào)的傳輸。對(duì)輸入電壓/電流有極性要求。當(dāng)形成正向電流通路時(shí)，輸出側(cè)兩引腳呈現(xiàn)通路狀態(tài)，正向電流小于一定值或承受一定反向電壓時(shí)，輸出側(cè)兩引腳之間為開路狀態(tài)。
測量方法：
數(shù)字表二極管檔，測量輸入側(cè)正向壓降為1.2V，反向無窮大。輸出側(cè)正、反壓降或電阻值均接近無窮大；
指針表的x10k電阻檔，測其1、2腳，有明顯的正、反電阻差異，正向電阻約為幾十kΩ，反向電阻無窮大；3、4腳正、反向電阻無窮大；
兩表測量法。用指針式萬用表的x10k電阻檔（能提供15V 或9V、幾十μA的電流輸出），正向接通1、2腳（黑筆搭1腳），用另一表的電阻檔用x1k測量3、4腳的電阻值，當(dāng)1、2腳表筆接入時(shí)，3、4腳之間呈現(xiàn)20kΩ左右的電阻值，脫開1、2腳的表筆，3、4腳間電阻為無窮大。
可用一個(gè)直流電源串入電阻，將輸入電流限制在10mA以內(nèi)。輸入電路接通時(shí)，3、4腳電阻為通路狀態(tài)，輸入電路開路時(shí)，3、4腳電阻值無窮大。
3、4種測量方法比較準(zhǔn)確，如用同型號(hào)光耦器件相比較，甚至可檢測出失效器件（如輸出側(cè)電阻過大）。
上述測量是新器件裝機(jī)前的必要過程。對(duì)上線不便測量的情況下，必要時(shí)也可將器件從電路中拆下，離線測量，進(jìn)一步判斷器件的好壞。
在實(shí)際檢修中，離線電阻測量不是很便利，上電檢測則較為方便和準(zhǔn)確。要采取措施，將輸入側(cè)電路變動(dòng)一下，根據(jù)輸出側(cè)產(chǎn)生的相應(yīng)的變化（或無變化），測量判斷該器件的好壞。即打破故障電路中的“平衡狀態(tài)”，使之出現(xiàn)“暫態(tài)失衡”，從而將故障原因暴露出來。光耦器件的輸入、輸出側(cè)在電路中串有限流電阻，在上電檢測中，可用減?。ú⒙?lián)）電阻和加大電阻的方法（將其開路）等方法，配合輸出側(cè)的電壓檢測，判斷光耦器件的好壞。部分電路中，甚至可用直接短接或開路輸入側(cè)、輸出側(cè)，來檢測和觀察電路的動(dòng)態(tài)變化，利于判斷故障區(qū)域和檢修工作的開展。
測量時(shí)的注意事項(xiàng)：光耦器件的一側(cè)可能與“強(qiáng)電”有直接聯(lián)系，觸及會(huì)有觸電危險(xiǎn)，建議維修過程中為機(jī)器提供隔離電源！
下圖為常見三極管光耦器件的應(yīng)用電路圖。
光電耦合器在線檢測示意圖
上圖中的（1）電路，為變頻器控制端子電路的數(shù)字信號(hào)輸入電路，當(dāng)正轉(zhuǎn)端子FWD與公共端子COM短接時(shí)，PC817的1、2腳之間的電壓由0V變?yōu)?.2V，4腳電壓由5V變?yōu)?V。同理，當(dāng)控制端子呈開路狀態(tài)時(shí)，PC817的1、2腳之間電壓為0V，而3、4腳之間電壓為5V。圖（1）電路可以看出光耦器件的各腳電壓值，故障或正常狀態(tài)測量輸入、輸出腳電壓即可得出判斷。
上圖（2）電路，測量1、2之間為0.7V（交流信號(hào)平均值），3、4腳之間為3V ，說明光電耦合器有了輸入信號(hào)，但光耦器件本身是否正常？用金屬鑷子短接PC817的1、2腳，測量4腳的電壓由原3V上升為5V（或有明顯上升），說明光耦器件是好的。若電壓不變，說明光耦損壞。
五、第二類光耦器件的測量與在線檢測：
第二種類型的光電耦合器（6N137），輸入端工作壓降約為1.5V左右，但輸入、輸出最大電流僅為mA級(jí)，只起到對(duì)較高頻率信號(hào)的傳輸作用，電路本身不具備電流驅(qū)動(dòng)能力，可用于對(duì)MHz級(jí)信號(hào)進(jìn)行有效的傳輸。同第一類光耦器件一樣，對(duì)輸入電壓/電流有極性要求。當(dāng)形成正向電流通路時(shí)，輸出側(cè)兩引腳呈現(xiàn)通路狀態(tài)，正向電流小于一定值或承受一定反向電壓時(shí)，輸出側(cè)兩引腳之間為開路狀態(tài)。
此種類型光耦器件的構(gòu)成電路，同第一類光耦器件構(gòu)成的電路形式相類似，但電路傳輸?shù)男盘?hào)頻率較高。其測量與檢查方法也基本上是相似的。如果說第一類光耦為低速和普通光耦，那么第二類光耦合器，可稱之為高速光耦，二者的區(qū)別，只是對(duì)信號(hào)響應(yīng)速度的不同，在電路形式上則是相同的。
在線測量，1、可用短接或開路2、3輸入腳，同時(shí)測量輸出6、5腳的電壓變化； 2、減小或加大輸入腳外接電阻，測量輸出腳電壓有無相應(yīng)變化；3、從+5V供電或其它供電串限流電阻引入到輸入腳，檢測輸出腳電壓有無相應(yīng)變化。來判斷器件是否正常。
六、第三類光耦器件——線性光耦：
線性光耦，是光電耦合器中一種比較特殊的器件了。
1、線性光耦的特點(diǎn)：
（1） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其輸入、輸出側(cè)電路，不再像第一類光耦器件一樣，只是
二極管/三極管的簡單電路，而是內(nèi)含放大器，并有各自獨(dú)立的供電回路；沒有信號(hào)輸入極性要求，只將輸入信號(hào)幅度進(jìn)行線性放大。
（2）輸入側(cè)信號(hào)輸入端，不再呈現(xiàn)發(fā)光二極管的正、反向特性，或許我們完全可以將兩個(gè)信號(hào)輸入端看作是運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端子——輸入阻抗非常高，不再吸取信號(hào)源電流；能用作微弱電壓信號(hào)的輸入和放大；能對(duì)差分信號(hào)有極高的放大能力，對(duì)共模信號(hào)有一定的抑制能力；
（3）輸出側(cè)電路，為差分信號(hào)輸出模式，便于與后級(jí)放大器連接，將信號(hào)作進(jìn)一步處理。
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