一、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级别过于悬殊，一路为数百伏，另一路为仅为几伏；两种差异巨大的供电系统，无法将电源共用；
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一起。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一件比较麻烦的事情——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无恙。

　　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；输出侧电路能在一定程度上得以避免强电压的引入和冲击。

二、光电耦合器件的一般属性：
    1、结构特点：输入侧一般采用发光二极管，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，而无电的直接联系。输入信号的有无和强弱控制了发光二极管的发光强度，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，隔离电压一般达2000V以上。能对交、直流信号进行传输，输出侧有一定的电流输出能力，有的可直接拖动小型继电器。特殊型光耦器件能对毫伏，甚至微伏级交、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独立供电电源，即需两路无“共地”点的供电电源。下述一、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，也是有一个供电支路的；而线性光耦，则输入侧与输出侧一样，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、一种为三极管型光电耦合器，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极管型光电耦合器大为提高，在变频器的故障检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级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：
 
 三种光耦合器电路图

四、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：

1. 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；
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，反向电阻无穷大；3、4脚正、反向电阻无穷大；
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。
4. 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电路中拆下，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，将输入侧电路变动一下，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。部分电路中，甚至可用直接短接或开路输入侧、输出侧，来检测和观察电路的动态变化，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电路图。
 
光电耦合器在线检测示意图
　　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，电路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电路，同第一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；