變頻器電路中的光耦器件 BB變頻器電路原理圖

1、 一、電路中為什么要使用光耦器件?1、電氣隔離的要求。 A 與 B 電路之間,要進(jìn)行信號的傳輸,但兩電路之間由于供電級別過 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; 2、 A 電路與強電有聯(lián)系,人體接觸有觸電危險,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)該將危險高電壓混入到一起。 兩者之間, 既要完成信號傳輸,又必須進(jìn)行電 氣隔離;3、運放電路等高阻抗型器件的采用,和電路對模擬的微弱的電壓信號的傳輸,使得對電路 的抗干擾處理成為一件比較麻煩的事情 從各個途徑混入的噪聲干擾, 有可能反客為主, 將 有用信號 淹沒 掉;4、除了考慮人體接觸的

2、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 強電壓(場沖擊損壞時,因光耦的隔離作用,輸出側(cè)電路卻能安全無恙。以上伏安法測電阻電路圖四個方面的原因,促成了光耦器件的研制、開發(fā)和實際應(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; 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電壓的引入和沖擊。二、光電耦合器件的一般屬性:1、結(jié)構(gòu)特點: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, 對信號實施電 -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。輸入信號的有無和強弱控制了發(fā)光 二極管

3、的發(fā)光強度,而輸出側(cè)接受光信號,據(jù)感光強度,輸出電壓或電流信號。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。能對交、直流信號進(jìn) 行傳輸, 輸出側(cè)有一定的電流輸出能力, 有的可直接拖動小型繼電器。 特殊型光耦器件能對 毫伏,甚至微伏級交、直流信富士變頻器官方報價號進(jìn)行線性傳輸。4、因光耦的結(jié)構(gòu)特性,輸入、輸出側(cè)需要相互隔離的獨立供電電源,即需兩路無 共地 點 的供電電源。 下述一、 二類光耦輸入側(cè)由信號電壓提供了輸入電流通路, 但實質(zhì)上輸入信號 回路, 也是有一個供電支路的; 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,

4、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, 主要用于對開關(guān)量信號的隔 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什么是絕緣電阻體管構(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

5、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 mV 級微弱的模擬信號進(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、功能原理圖及三種光耦合器電路圖此主題相關(guān)圖片如下,點擊圖片看大圖: 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)動小型繼電器,輸出飽合壓降小于 0.4V ?？?用于幾十 kHz 較低頻率信號和直流信號的傳

6、輸。對輸入電壓 /電流有極性要求。當(dāng)形成正 伏安法測電阻電路圖向電流通路時,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, 輸出側(cè)兩引腳之間為開路狀態(tài)。測量方法:1、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;2、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 k ,反向電阻無窮大; 3、 4腳正、反向電阻無窮大;3、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 A 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 x

7、1k 測量 3、 4腳的電阻值, 當(dāng) 1、 2腳表筆接入時, 3、 4腳之間呈現(xiàn) 20k左右的電阻值,脫開 1、 2腳的表筆, 3、 4腳間電阻為無窮大。4、可用一個直流電源串入電阻,將輸入電流限制在 10mA 以內(nèi)。輸入電路接通時, 3、 4腳 電阻為通路狀態(tài),輸入電路開路時, 3、 4腳電阻值無窮大。 3、 4種測量方法比較準(zhǔn)確,如 用同型號光耦器件相比較,甚至可檢測出失電容的串并聯(lián)效器件(如輸出側(cè)電阻過大 。上述測量是新器件裝機前的必要過程。 對上線不便測量的情況下, 必要時也可將器件從電路 中拆下,離線測量,進(jìn)一步判斷器件的好壞。在實際檢修中, 離線電阻測量不是很便利,上電檢測則較為方

8、便和準(zhǔn)確。要采取措施, 將輸 入側(cè)電路變動一下,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,可用減小(并聯(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態(tài)變化, 利于判斷故障區(qū) 域和檢修工作的開展。測量時的注意事項:光耦器件變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的一側(cè)可能與 強電 有直接聯(lián)系, 觸及會有觸電危險, 建議維修過程中為機器提供隔離電

9、源! 下圖為常見三極管光耦器件的應(yīng)用電路圖及光電耦合器在線檢測示意圖。 此主題相關(guān)圖片如下,點擊圖片看大圖:上圖中的(1電路,為變頻器控制端子電路的數(shù)字信號輸入電路,當(dāng)正轉(zhuǎn)端子 FWD 與公 共端子 COM 短接時, PC817的 1、 2腳之間的電壓由 0V 變?yōu)?1.2V , 4腳電壓由 5V 變?yōu)?0V 。 同理,當(dāng)控制端子呈開路狀態(tài)時, 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 (交流信號平均值 , 3、 4腳之間為

10、 3V ,說明光電 耦合器有了輸入信號,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、第二類光耦南京臺達(dá)變頻器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, 只起到對較高頻率信號的傳輸作用,電路本身不具 備電流驅(qū)動能力,可用于對 MHz 級信號進(jìn)行有效的傳輸。同第一類光耦器件一樣,對輸入 電壓 /電流有極性要求。當(dāng)形成正向電流通路時,輸出側(cè)兩引腳呈現(xiàn)通路狀態(tài),正向電流小 于一定

11、值或承受一定反向電壓時,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?號頻率較高。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, 只是對信號響應(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,同時測量電容阻抗無窮大輸出 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

12、 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:結(jié)構(gòu)特點: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,并有各自獨立的供電回路;沒有信號輸入 極性要求,只將輸入信號幅度進(jìn)行線性放大。(2輸入側(cè)信號輸入端,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 信號輸入端看作是運算放大器的兩個輸入端子 輸入阻抗非常高, 不再吸取信號源電流; 能 用作微弱電壓信號的輸入和放大;能對差分信號有極高的放大能力,對共模信號有一定 平行板電容器的抑制能力;(3輸出側(cè)電路,為差分信號輸出模式,便于與后級放大器連接,將信號作進(jìn)一步處理。 線性光耦器件 A7840的引腳功能圖及 A7840(HCPL-7840功能方框圖:此主題相關(guān)圖片如下,點擊圖片看大圖: A7840(HCPL-7840的工作參數(shù):輸入側(cè)、輸出側(cè)的供電典型值為 5V ,輸入電阻 480k ,最大輸入電壓 320mV ;差分信號輸出方式。內(nèi)部輸入電路有放大作用,且為高阻抗輸入,能不失真?zhèn)鬏?mV 級交、直流信號,輸出信號作為后級運算放大器差分輸入信號。具有 1000倍左右的電 壓放大倍數(shù)。典型應(yīng)用,常與后級運算放大器配合,對微弱(交、直電壓信號進(jìn)行放大和 處