按照我們所說的進度，接下來我們聊一聊變頻器中部分器件的選型。同一類型的器件有不同的型號規格和參數，合理選取器件是功能實現的保障。既然元器件的用途不盡相同，所以我們在選定任何一個元器件時，首先要搞清楚的是產品的需要，其次是選擇既能滿足產品需要的可靠性高的而且成本優的元器件。當然，內容不會包含到方方面面，大家看完能夠有所收獲，我就滿足了。接下來，我們聊一聊變頻器中的器件選取。

電阻電容

一臺變頻器的元器件有很多種，而電阻、電容個數又最多，作用也不盡相同

電阻：有的用于分壓、有的用于限流、有的用作上拉或下拉;、有的作負載電阻用;

電容：有的用作貯能濾波、有的用作吸收、有的用作隔直、有的用作移相。

電阻的選取

我們選取電阻時，考慮的指標很多，如標稱阻值，允許偏差，精度，溫度系數，額定功率，靜噪聲，頻率特性，最高工作電壓，穩定度，可靠性，工作溫度范圍，耐焊接熱，絕緣電阻等。不同應用場合，著重考慮的指標不一樣。

如：作分壓用的電阻(VCC=5V)，功率1/8或1/4W即可，但精度較高，電阻精度是由阻值允許偏差和阻值變化(指當溫度、濕度、功耗等外界條件改變時阻值產生的變化)所決定的等級指標。作上拉或下拉用的電阻(VCC=5V)，功率1/8或1/4W即可，阻值大一點小一點無所謂，故對精度要求不高，一般的就可以了;作沖電限流用的電阻，不僅要對功率進行核算，還要考慮其最高工作電壓，特別是其耐沖擊能力;作負載用的電阻，如放電電阻，對功率、最高工作電壓、耐沖擊能力進行核算，考慮其絕緣電阻。

介紹幾種常用的電阻類型：

①貼片電阻

貼片電阻具有引腳短，體積小的特點，引腳電感小，抗干擾性能好，是變頻器控制電路中使用最多的電阻，一般精度為1%或5%，功率等級有三種：0805封裝，功率1/8W;1206封裝，功率1/4W;1210封裝，功率1/2W等。電路中的分壓電阻、采樣電阻、上拉或下拉電阻均采用這種電阻。

②碳膜電阻(色環電阻)

這種電阻是以前插接件電路版時使用的最多的電阻，一般精度為1%或5%，功率為1/4W，1/2W，1W等，這種電阻比較好焊接，而且體積和功率可以做的較大，用于某些大功率場合，例如IGBT的基極驅動電阻，直流母線電解電容的均壓電阻。

③金屬膜電阻

金屬膜電阻一般用于直流母線電解電容的均壓電阻，需要承受一定的功率，精度一般為1%。

④繞線電阻

這種電阻一般采用水泥封裝，多用于作充電限流電阻、放電電阻，直流母線電解電容的均壓電阻，對功率和耐沖擊能力有較高要求，而精度要求不高，一般為5%～10%。

⑤壓敏電阻

壓敏電阻是一種特殊的電阻，壓敏電阻器的電壓與電流不遵守歐姆定律，而成特殊的非線性關系。當兩端所加電壓低于標稱額定電壓值時，壓敏電阻器的電阻值接近無窮大，內部幾乎無電流流過;當兩端所加電壓略高于標稱額定電壓值時，壓敏電阻器將迅速擊穿導通，并由高阻狀態變為低阻狀態，工作電流也急劇增大;當兩端所加電壓低于標稱額定電壓值時，壓敏電阻器又恢復為高阻狀態;當兩端所加電壓超過最大限制電壓值時，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無法再自行恢復。

壓敏電阻主要用于瞬時過電壓的保護，起過電壓保護、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導體元器件等。當瞬時電壓尖峰超過壓敏電阻的耐壓時，壓敏電阻導通，將與其并聯的器件旁路，從而避免了器件被過電壓擊穿。主要用在交流輸入側對整流橋進行保護。

電容的選取

電容的指標一般有：標稱容量，允許偏差，溫度系數，溫度變化率，額定工作電壓，擊穿電壓，電容損耗角與損耗角正切，頻率特性，可靠性，工作溫度范圍，絕緣電阻，紋波電流承受能力，ESR值。

如：主回路濾波電容，根據功率不同計算容量，考慮其額定工作壓值、工作溫度范圍、容損耗角與損耗角正切、允許偏差，特別是ESR值和紋波電流承受能力以及壽命。開關電源濾波電容，根據電源電壓和所需電流大小來計算選擇耐壓和容量，特別是頻率特性;吸收電容除容量、耐壓外，就特別注意其自身電感;退耦電容一般是指安裝在電源和地線輸出側的高頻吸收電容，抑制電源干擾，旁路電容指安裝在信號線與地線之間的吸收電容，一般用于防止信號干擾，回路，多選用高頻性能較好的貼片電容。滿足這些要求后，還須選擇不同生產廠家，以便保證價廉物美。

PCB設計的常規做法之一是在印制板的各個關鍵部位配置適當的退耦電容。退耦電容的一般配置原則是：

(1)電源輸入端跨接10～100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原則上每個集成電路芯片都應布置一個0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4～8個芯片布置一個1～10pF的鉭電容。

(3)對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

(4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

(5)要選高頻信號好的獨石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時，引腳要盡量短。從高噪聲區來的信號要加濾波。

介紹幾種常用的電阻類型：

①鋁電解電容

電解電容有正負極性，具有較大的電容量，可以從10uF到10000uF，耐壓最高到450V，高頻特性較差，一般用于儲能，如主回路濾波電容，開關電源濾波電容。

②聚丙烯電容(CBB電容)

聚丙烯電容采用塑殼封裝，容量一般從0.1uF～10uF，耐壓為1600V，既有較好的高頻特性，主要用于直流母線電壓尖峰的吸收。容量的選取和變頻器容量有關。

③貼片電容

貼片電容是變頻器控制電路中使用最多的電容，具有較好的高頻特性，主要用作控制電路的退耦電容和旁路電容，用于抗干擾和高頻濾波。

④瓷介電容

瓷介電容具有較高的耐壓，主要用于三相輸入側的電壓尖峰吸收。

二極管和穩壓管

二極管也是變頻器中的常用器件，具有單向導通的特性，多用于整流、反向隔離、電平鉗位等多種場合。選取二極管，需要考慮通態電流容量、反向耐壓，恢復時間等主要指標。

(1)整流二極管

當二極管用于開關電源整流時，一般需要快速二極管以減小損耗，然后根據負載情況確定電流容量，反向耐壓需要一定的余量。常用的整流二極管有：

①ES系列

ES1A～ES1M貼片封裝，額定電流1A，反向耐壓50～1000V，反向恢復時間為15～100ns。

ES2A～ES2M貼片封裝，額定電流2A，反向耐壓50～1000V，反向恢復時間為15～100ns。

②US系列

US1A～US1M貼片封裝，額定電流1A，反向耐壓50～1000V，反向恢復時間為50～75ns。

US2A～US2M貼片封裝，額定電流2A，反向耐壓50～1000V，反向恢復時間為50～75ns。

③BYV27系列

BYV27-50～BYV27-600，插接引腳封裝，額定電流2A，反向耐壓50～600V，反向恢復時間為25～50ns。

④FFPF系列大功率整流管

例如：FFPF15U40DN，額定電流單管7.5A，反向耐壓400V，反向恢復時間小于45ns。

⑤1N400X系列

1N4001～1N4007：最普通的二極管，插接件封裝，額定電流1A，反向耐壓50～1000V。

⑥MUR系列快速恢復大功率整流管

例如：MUR840額定電流單管8A，反向耐壓400V，該系列反向恢復時間小于60ns。

(2)鉗位二極管

鉗位二極管用于限定電位，一般用作保護或者電位限定。

如下圖：

雙相二極管MMBD7000LT1將電壓限定在0～3V，防止電壓超過DSP引腳電壓，典型的鉗位二極管。

(3)反向隔離二極管

如下圖：

二極管的基本特性就是單向導通，下圖中改進的模塊驅動保護電路中二極管D5、D3就是起反向隔離的作用，D5和IGBT的C極相連用于VCE保護，耐壓是1000V，防止強電串入控制回路;D3是將驅動電源保護回路和VCE保護回路隔開，D點為低電平時，使保護電路對欠壓電路部分無影響。

又如下圖：

二極管用于反向隔離的另一個例子，類似于整流橋結構，無論X1為正邏輯還是負邏輯，二極管都能為輸入提供正確的通路。

反向隔離二極管一般選取滿足耐壓要求和電流的即可，沒有特殊要求。一般的通用快速二極管和整流二極管均可用于反向隔離。

介紹幾種常用的通用二極管：

①KDS160

貼片封裝，額定電流100mA，反向耐壓80V，反向恢復時間為4ns，一般用于對控制回路對功率沒有要求的場合。

②MMBD7000LT1

雙管貼片封裝，額定電流200mA，反向耐壓100V，反向恢復時間為4ns。

③BAV70

雙管貼片封裝，額定電流125mA，反向耐壓75V，反向恢復時間為4ns。

④FM401～FM407

貼片封裝，額定電流1A，反向耐壓50～1000V，手冊上未提到反向恢復時間。

(4)穩壓二極管

穩壓二極管是一種特殊的二極管，具有穩定電壓的作用，和普通二極管額差別在于，穩壓二極管工作在反向擊穿狀態，反向電流在一定范圍內變化時，穩壓管兩端的電壓基本維持不變，從而起到穩定電壓的作用。

選取穩壓二極管，需要考慮穩定電壓，最大反向電流，額定功率等主要指標。穩壓二極管主要用于電壓鉗位，吸收瞬時電壓尖峰。

如下圖：

Z3、Z4將485的差動輸入信號電壓限定在5.1V，防止過電壓損壞485的收發芯片SN75176。

介紹幾種常用型號的穩壓管：

BZX84C系列：穩壓值3.3V~24V，反向電流250mA，功率350mW，貼片封裝。

MMSZ系列：穩壓值3.3V~33V，反向電流350mA，功率0.5W，0805貼片封裝。

SMAJ系列：吸收穩壓管，可以在1ms內吸收400W的瞬時功率，穩態功率為1W，穩壓值5V~220V。

SMBJ系列：吸收穩壓管，可以在1ms內吸收600W的瞬時功率，穩態功率為1W，穩壓值5V~220V。

1N47xx系列：穩壓值3.3V~100V，功率1W，插接件封裝。

三極管/場管

三極管和場效應管一般有兩種用途，可控開關和放大器件，作為開關使用時工作在飽和區，作為放大器件時工作在線性放大區。

一般而言，在變頻器電路中，三極管和場管主要作為開關管擴流使用，選取三極管，需要考慮集電極電流容量、耐壓，開關時間等主要指標。

下面介紹一些典型應用：

①OC輸出(集電極開路輸出)

Y端子輸出的是開關信號，需要一定的電流輸出能力，所以使用三極管構成OC輸出。由于Y端子有可能會接外電源，10Ω電阻R107用于限流，穩壓管用于保護三極管，防止CE過壓。三極管BCX56額定電流為1A，CE耐壓為80V。Y端子輸出電流一般為50mA，三極管選取原則一般是額定電流取5倍左右，因此也可以選用額定電流600mA的MMBT4401。

圖中，光耦PC817用于隔離，一般工作電流設定在5～10mA，可以確保開通狀態和開通速度，因此，光耦原邊的限流電阻取值為510Ω。

②邏輯開關

如圖是IGBT的硬件過流保護，過流信號有兩個來源，一是來自于Vce的模塊保護，另一路來自霍爾對輸出電流的檢測，任何一路產生故障都會引發PDPINT保護，三極管實際上作為一個或門在使用。

③擴流

典型的擴流三極管是3.3V電源部分的輸出管N1，N1工作在線性放大區，LM358的電流輸出能力是50mA，三極管BCX56的額定電流是1A，其作用是擴流，增強電流輸出能力。

④開關驅動

三極管和場管大量用在IGBT的驅動電路的輸出級，作為驅動脈沖的輸出放大，一般采用互補的對管構成推挽電路，工作在開關狀態，要求就有一定的電流輸出能力和較快的開關速度。驅動管一般選取快速功率晶體管，以滿足快速驅動信號的傳輸要求。

下面介紹幾種常用的驅動管：

BCX56和BCX53：前者NPN，后者PNP，耐壓80V，額定電流1A，功耗為1W，開關頻率可達20M，SOT-89貼片封裝，用于小功率變頻器的驅動，也可用作通用三極管。

2SC3710和2SA1452：前者NPN，后者PNP，耐壓80V，額定電流12A，開關時間為1us，插接件TO220封裝，用于大功率變頻器的驅動。

D44HV和D45HV：額定電流容量是15A，峰值電流20A，耐壓80V，開關時間為1us，插接件TO220封裝，用于大功率變頻器的驅動。

MJE243和MJE253：額定電流容量是4A，峰值電流為8A，耐壓100V，開關時間為300ns，插接件TO225封裝，用于中等功率變頻器的驅動。

IRF9540和IRF540：二者是互補的場管，耐壓為80V，插接件TO220封裝，場管IRF9540輸出電流為19A，開關時間小于150ns，IRF540輸出電流為28A，開關時間小于150ns，用于大功率變頻器的驅動。

上述三極管和場管功率比較大，都用在驅動方面，下面是一些常用的通用三極管。

MMBT系列：MMBT4401和MMBT4403，前者NPN，后者PNP，額定電流600mA，耐壓40V，開關時間不超過300ns，SOT-23貼片封裝，功耗為350mW。

MMBTA06和MMBTA56：前者NPN，后者PNP，額定電流500mA，耐壓80V，開關時間不超過300ns，SOT-23貼片封裝，功耗為350mW。

2N系列三極管：老式最常用的三極管，插接件封裝TO92封裝，用于通用場合。常用型號有：2N2222，2N3904，2N3906等，電流比較小，耐壓40～80V。一般不適合用于驅動場合。

運放和比較器

集成運算放大器是一種高電壓增益、高輸入阻抗和低輸出電阻的多級放大電路，輸入級是由三極管或場管組成的差分放大電路，兩個輸入端構成整個電路的反向輸入端和同相輸入端。在變頻器電路中，運算放大器主要用于模擬信號運算和處理，常用電路有比例放大器，電壓跟隨器，差分放大器，電壓比較器等。

(1)比例放大器

運放可以通過外加負反饋閉環工作在線性區，如下圖：

輸出電壓Vo和輸入電壓Vin之間具有線性比例關系，構成了比例放大器。

根據“虛短”和“虛斷”的原理，如下：

圖a中

可得

由于輸入輸出電壓極性相同，所以稱之為同相比例放大器。

圖b中

可得

由于輸入輸出電壓極性不同，所以稱之為反相比例放大器。

和反相比例放大器相比，同相比例放大器具有很大的輸入電阻，不容易受輸入信號的干擾。

上圖中，運放輸入端電阻R32的作用是阻抗匹配，取值一般與R31和R36并聯阻值基本相等，可以起到抑制零點誤差的效果，輸出端的電阻R35可以抑制振蕩。實際電路中R32的取值沒有講究太多，總體影響不大。

(2)電壓跟隨器

上述同相比例放大器中，若R36=0或R31=∞，則Vo=Vin，輸出電壓與輸入電壓大小相等，極性相同，所以成為電壓跟隨器，如下圖：

a中保留了輸入電阻，和反饋電阻，b中去掉了，影響不大，一般應該保留輸出電阻R35，可以抑制振蕩，而且當運放輸出端需要接電容時，不會導致短路。電阻R35一般取值不大，100Ω、51Ω都可以。

使用電壓跟隨器的目的，是因為該電路輸入阻抗非常高，輸出阻抗很小，不會受前后級電路的影響，而且直流誤差的變動都很小，線性度也很好，因此電壓跟隨器廣泛用于模擬信號的調理。

下圖是用于輸出電流檢測的電壓跟隨器：

(3)差分放大器

將(1)中的正反相放大器結合起來可以得到將兩個輸入的差的放大電路，如下圖：

按照虛短的概念，有：

可求得

一般在差動電路中取R31=R32，R35=R36，因此有

差動放大器能有效抑制輸入端的共模噪聲。典型應用是用于直流母線電壓檢測，如下圖：

電容C12，C10用于降低干擾，強電側和控制側通過高阻實現隔離。

(4)電壓/電流轉換器

變頻器一般會提供0～20mA的電流源，即當負載電阻變化時，模擬輸出端子的輸出電流保持不變，為此，需要將電壓源轉換成電流源。如下圖：

其思路是，當負載電阻RL變化時，比如減小時，B點電

位下降，若C點電位也相應下降，則負載電流IL不會改變，從而達到恒流的目的。為此將C點同過電阻R2連接到反相端構成反饋。

根據理想運放的條件有：

可得：

根據上式，取適當的電阻值，例如使R36=R35，R32=R31，則有：

這表明負載電流IL與負載電阻RL無關，滿足了恒流源的要求，實現了電壓到電流的轉化。

(5)電壓比較器

運放開環工作時工作在非線性區，構成電壓比較器。電壓比較器將一個模擬輸入電壓和一個參考電壓比較，當比較器正向端電壓高于反相端時，輸出高電平，反之輸出低電平，一般比較器用作模擬電路于數字電路之間的過渡電路，將模擬量轉換成數字量，多用于超限報警。

如下圖：

圖(a)就是一個簡單的比較器，這種開環比較器輸入電壓與參考電壓接近時受到干擾時容易造成輸出不穩定，為了提高抗干擾性能，可以采用圖(b)所示的帶正反饋的滯環比較器，使輸出具有少許的滯后特性，可以消除振蕩。

選取和應用運放，主要需要考慮輸入阻抗、響應速度，驅動能力等主要指標。

下面介紹了幾種常用的運放：

①通用型

LM324/LM358/LM321：三者分別是4單元、2單元和1單元，晶體管差分輸入，輸入阻抗約20M歐，帶寬1MHz，供電范圍為3V～32V，輸出電壓偏幅為：低電平0V時輸出為1～3mV(輸出失調電壓)，高電平15V時為13.5V，為三極管推挽輸出。

LM324價格低廉，通用性好，主要用于對速度響應要求不高線性放大電路，直流電壓信號跟隨器等。

②FET放大器(高輸入阻抗型)

這種運放第一級差動輸入放大器使用了場管(JFET或MOSFET)，差模輸入電阻可高達1012Ω，具有高速和低噪聲的優點，但失調電壓較大。常用產品有兩種：

LF356/LF353/LF347：國半出品，分別是1單元、2單元和4單元，JFET差分輸入，輸入阻抗約1012歐，帶寬為4MHz，轉換速率13V/us，為供電范圍為3V～32V，輸出電壓偏幅為：低電平0V時輸出為5～10mV，高電平15V時為13.5V，為三極管推挽輸出。

TL081/ TL082/TL084：TI出品，分別是1單元、2單元和4單元，JFET差分輸入，輸入阻抗約1012歐，帶寬為4MHz，轉換速率13V/us，為供電范圍為±18V，輸出電壓偏幅為：低電平0V時輸出為3～15mV，高電平15V時為13V，為三極管推挽輸出。

③比較器

由通用型集成運放(如LM324)構成的電壓比較器有較高的精度，但響應速度較慢，因此電壓比較器一般選取專用的集成比較器。集成電壓比較器響應速度快，電源電壓范圍寬，其輸出電平與數字集成電路配合，一般可以直接驅動數字集成電路。

常用的普及型比較器為LM339/LM393，國半出品，分別是4單元和2單元，晶體管差分輸入，輸入阻抗約20MΩ，供電范圍為2V～36V，響應時間為1.3us，輸出電壓偏幅為：低電平0V時輸出為1～3mV(輸出失調電壓)，為集電極開路輸出。

簡單的講，比較器就是運放的開環應用，但比較器的設計是針對電壓門限比較而用的，要求的比較門限精確，比較后的輸出邊沿上升或下降時間要短，輸出符合TTL/CMOS電平/或OC等，不要求中間環節的準確度，同時驅動能力也不一樣。一般情況下，用運放做比較器，多數達不到滿幅輸出，或比較后的邊沿時間過長，因此設計中一般不用運放做比較器。

比較器的翻轉速度快，大約在ns數量級，而運放翻轉速度一般為us數量級。運放可以輸入負反饋電路，而比較器則一般不能使用負反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端，但因為其內部沒有相位補償電路，所以，如果輸入負反饋，電路不能穩定工作。內部無相位補償電路，這也是比較器比運放速度快很多的主要原因。對輸出級而言，運放輸出級一般采用推挽電路，雙極性輸出。而多數比較器輸出級為集電極開路結構，所以需要上拉電阻，單極性輸出，容易和數字電路連接。

光耦

光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用。光耦一般由三部分組成：光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管(LED)，使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。

光耦主要用于電平隔離，所謂隔離主要是指輸入部分和輸出部分之間沒有直接的電路連接，即在信號的傳輸過程中輸入與輸出沒有公共的地端。

隔離的目的主要有三種：

(1)抑制共模干擾：由于工業系統通常具有較大的共模干擾信號，特別是遠距離信號傳輸的場合，控制部分容易受到外部傳輸線路上雜散信號的干擾，因此利用光耦進行隔離，使輸入和輸出不共地，防止干擾信號進入下一級電路。典型的例子就是多功能數字輸入X端子和多功能數字輸出Y端子，都采用了光耦將控制電路和外電路進行了電氣隔離。

(2)安全需要：從安全角度度發，希望強電部分不要影響操作人員的安全，需要將強電部分和控制部分進行隔離。IGBT驅動保護電路中FO信號的輸出光耦就是這種用途。如下圖中的光耦PC817。

(3)功能需要：輸出側在電氣上不共地，因此輸入輸出側必須隔離，否則將造成原來不共地的地方共地而短路。最典型的例子就是IGBT上下管的驅動電路，兩只管子沒有公共的地端，二者不能共地，否則將導致短路。

對于光耦的選型，根據不同用途需要考慮隔離電壓、延遲時間、輸入輸出電流等主要指標。下面是幾種常用的光耦：

①通用型光耦：

常用的有PC817(sharp公司出品)，隔離電壓5000V，線性放大，響應時間4～18us，輸入輸出額定電流為50mA。

TLP181(東芝公司出品)，隔離電壓3500V，線性放大，響應時間5us左右，輸入輸出額定電流為50mA。

TLP521(東芝公司出品)，隔離電壓2500V，線性放大，響應時間5us左右，輸入輸出額定電流為50mA。

上述三種光耦電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進行隔離控制，用于傳輸速度要求不高的場合，如X端子輸入，Y端子輸出，Fo故障信號的輸出等處，也可用于開關電源。

②高速光耦

hcpl4504(惠普公司出品)，隔離電壓2500V，線性放大，響應時間上升沿200～500ns，下降沿500～700ns，輸入額定電流為25mA，輸出額定電流為8mA。

PC957(sharp公司出品)，隔離電壓2500V，線性放大，響應時間上升沿200～800ns，下降沿600～800ns，輸入額定電流為25mA，輸出額定電流為8mA。

TLP759(東芝公司出品)，隔離電壓5000V，線性放大，響應時間上升沿200～800ns，下降沿300～800ns，輸入額定電流為25mA，輸出額定電流為8mA。

上面三種器件可以互換，一般用于高速信號的隔離傳輸，例如驅動脈沖的隔離(見驅動電路中的隔離光耦)，高速脈沖輸入。

③線性電壓放大光耦

前面提到的光耦在小信號的時電流傳輸線性特性較好，電流傳輸比隨電流變化，一般不用于電壓傳輸。HCPL788J(惠普公司出品)是電壓放大的隔離光耦，隔離電壓3750V，輸出電壓和輸入電壓有個固定的傳輸比率(電壓放大倍數為Vref/504mV)，因此主要用于模擬電壓信號的線性傳輸和隔離，而不是用于數字信號隔離。輸入電壓在不要高于200mV，傳輸時間9us，最大為20us。HCPL788J比較貴，主要用于小功率變頻器的輸出電流檢測。

hcpl7840(惠普公司出品)和HCPL788J類似，是電壓放大的隔離光耦，隔離電壓2500V，輸出電壓和輸入電壓傳輸比率是固定的，典型值是8倍，無需提供參考電壓，輸入電壓在200mV內有較好的線性度，傳輸延時上升沿典型值為6us，下降沿為3.4us。hcpl7840比hcpl788J便宜，可以用于替代hcpl788J。

④驅動光耦

這類光耦具有較大的輸出電流，可以直接用于IGBT的驅動。

HCPL316J(惠普公司出品)，輸出峰值電流2.5A，隔離電壓3750V，響應時間上升沿300～500ns，下降沿300～500ns，可以直接用于1200V/150A的IGBT驅動，具有Vce保護。

HCPL3120(惠普公司出品)，輸出峰值電流2.5A，隔離電壓3750V，響應時間上升沿300～500ns，下降沿300～500ns，可以直接用于1200V/100A的IGBT驅動，無Vce保護。施奈德ATV31HV55N4

變頻器采用了該驅動光耦作IGBT驅動。

PC923(sharp公司出品)輸出峰值電流0.4A，隔離電壓5000V，響應時間上升沿300～500ns，下降沿300～500ns，可以直接用于1200V/25A的IGBT驅動，無Vce保護。

邏輯器件

數字集成電路有雙極型集成電路(如TTL)和單極型集成電路(如CMOS)兩大類，每類中又包含有不同的系列品種。

TTL數字集成電路

這類集成電路內部輸入級和輸出級都是晶體管結構，屬于雙極型數字集成電路。其主要系列有：

①74系列

這是早期的產品，現仍在使用，但正逐漸被淘汰。

②74H系列

這是74系列的改進型，屬于高速產品。其“與非門”的平均傳輸時間達10ns左右，但電路的靜態功耗較大，目前該系列產品使用越來越少，逐漸被淘汰。

③74S系列

這是TTL的高速型肖特基系列。在該系列中，采用了抗飽和肖特基二極管，速度較高，但品種較少。

④74LS系列

這是當前TTL類型中的主要產品系列。品種和生產廠家都非常多。性能價格比比較高，目前在中小規模電路中應用非常普遍。

⑤74ALS系列

這是“先進的低功耗肖特基”系列。屬于74LS—系列的后繼產品，速度(典型值為4ns)、功耗(典型值為1mw)等方面部有較大的改進，但價格比較高。

⑥74AS系列

這是74S—系列的后繼產品，尤其速度(典型值為1.5ns)有顯著的提高，又稱“先進超高速肖特基”系列。

總之，TTL系列產品向著低功耗、高速度方向發展。其主要特點為：

采用+5V電源供電，不同系列同型號器件管腳排列完全兼容。

參數穩定，使用可靠。

噪聲容限高達數百毫伏。

輸入端一般有鉗位二極管，減少了反射干擾的影響。輸出電阻低，帶容性負載能力強。

CMOS集成電路

CMOS數字集成電路是利用NMOS管和PMOS管巧妙組合成的電路，屬于一種微功耗的數字集成電路。主要系列有：

①標準型4000B/4500B系列

該系列是以美國RCA公司的CD4000B系列和CD4500B系列制定的，與美國Motor01a公司的MCl4000B系列和MCl4500B系列產品完全兼容。該系列產品的最大特點是工作電源電壓范圍寬(3~18V)、功耗最小、速度較低、品種多、價格低廉，是目前CMOS集成電路的主要應用產品。主要優點是微功耗和高抗干擾性，但在工作速度方面與TTL相比還存在一定差距，一般只能用在5MHz以下的低速系統，且輸出驅動電流較小(15V供電時IoH= -2.8mA，loL=2.8mA)。

②74HC系列和HCT系列

74HC系列是高速CMOS標準邏輯電路系列，具有與74LS系列同等的工作度和CMOS集成電路固有的低功耗及電源電壓范圍寬等特點。74HCxxx是74LSxxx同序號的翻版，型號最后幾位數字相同，表示電路的邏輯功能、管腳排列完全兼容，為用74HC替代74LS提供了方便。

HC系列和HCT系列的輸出有緩沖并且具有對稱的特性。HC系列輸入輸出CMOS電平，工作電源電壓為2～6V，輸入電平特性與4000系列相仿，即當5V供電時，3.5V以上為高電平，1.5V以下為低電平;HCT系列的T表示與TTL兼容，輸入TTL電平，輸出CMOS電平，其工作電源電壓為4.5 ~5.5V ,輸入電平特性與LS 系列TTL相同，即當5V供電時，2V以上為高電平，0.6V以下為低電平。如下圖：

此外74HC系列還有一種74VHC的派生系列，74VHC的特性與74HC相同，區別是74VHC具有輸入保護電路，輸入引腳的電壓可以高于電源電壓，適合用于3.3V和5V系統的接口。74HC的輸入引腳的電壓可以最好不要超過電源電壓，手冊指明最多能超過0.5V，否則可能引起倒灌。

③74AC系列和ACT系列

該系列又稱“先進的CMOS集成電路”，74AC系列具有與74AS系列等同的工作速度和與CMOS集成電路固有的低功耗及電源電壓范圍寬等特點。

74AC系列和ACT系列與74HC系列和HCT系列類似，性能也類似，其實差別不大。74AC輸入輸出CMOS電平，工作電源電壓為2～6V，輸入電平特性與4000系列相仿，即當5V供電時，3.5V以上為高電平，1.5V以下為低電平;HCT系列的T表示與TTL兼容，輸入TTL電平，輸出CMOS電平，其工作電源電壓為4.5~5.5V ,輸入電平特性與LS 系列TTL相同，即當5V供電時，2V以上為高電平，0.6V以下為低電平。

CMOS集成電路的主要特點有：

具有非常低的靜態功耗。在電源電壓Vcc=5v時，中規模集成電路的靜態功耗小于100μW。

具有非常高的輸入阻抗。正常工作的CMOS集成電路，其輸入保護二極管處于反偏狀態，直流輸入阻抗大于100MΩ。

寬的電源電壓范圍。CMOS集成電路標準4000B/4500B系列產品的電源電壓為3—18V。

扇出能力強。在低頻工作時，一個輸出端可驅動CMOS器件50個以上輸入端。

抗干擾能力強。CMOS集成電路的電壓噪聲容限可達電源電壓值的45%，且高電平和低電平的噪聲容限值基本相等。

邏輯擺幅大。CMOS電路在空載時，輸出高電平VOH〉Vcc-0.05V，輸出低電平VOL≤0.05v。

繼電器和接觸器

電磁繼電器是自動控制電路中常用的一種元件，實際上它是用較小電流控制較大電流的一種自動開關，因此廣泛應用于電子設備中。電磁繼電器一般由一個線圈、鐵心、一組成幾組帶觸點的簧片組成。觸點有動觸點和靜觸點之分，在工作過程中能夠動作的稱為動觸點，不能動作的稱為靜觸點。

電磁繼電器的工作原理是這樣的：當線圈通電以后，鐵心被磁化產生足夠大的電磁力，吸動銜鐵并帶動簧片，使動觸點和靜觸點閉合或分開;當線圈斷電后，電磁吸力消失，銜鐵返回原來的位置，動觸點和靜觸點又恢復到原來閉合或分開的狀態。應用時只要把需要控制的電路接到觸點上，就可利用繼電器達到控制的目的。

對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態的靜觸點，稱為“常開觸點”;處于接通狀態的靜觸點稱為“常閉觸點”，字母表示為：a觸點-常開，b觸點-常閉，c觸點-轉換。

繼電器的觸點有三種基本形式：

1.動合型(H型，國外：A型)，常開觸點，線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩個觸點就閉合，以合字的拼音字頭“H”表示。見圖(a)。

2.動斷型(D型，國外：B型)，常閉觸點，線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開，用斷字的拼音字頭“D”表示，見圖(b)。

3.轉換型(Z型，國外：C型)這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態，達到轉換的目的。這樣的觸點組稱為轉換觸點。用“轉”字的拼音字頭“z”表示。見圖(c)。

(a) (b) (c)

繼電器的選用原則：

1.選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據。控制電路應能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩定的。

2.應用時不能用觸點負荷小的繼電器去控制大電流或高電壓。觸點負荷是指繼電器觸點允許的電壓或電流，它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小。

交流接觸器是利用電磁力來接通和斷開主電路的執行電器。接觸器主要用于頻繁接通或分斷交、直流主電路和大容量的控制電路，可遠距離操作，配合繼電器可以實現定時操作，聯鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護，廣泛應用于自動控制電路，其主要控制對象是電動機，也可用于控制其它電力負載。

接觸器主要由電磁系統、觸點系統、滅弧系統及其它部分組成。

1.電磁系統：電磁系統包括電磁線圈和鐵心，是接觸器的重要組成部分，依靠它帶動觸點的閉合與斷開。

2.觸點系統：觸點是接觸器的執行部分，包括主觸點和輔助觸點。主觸點的作用是接通和分斷主回路，控制較大的電流，而輔助觸點是在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。

3.滅弧系統：滅弧裝置用來保證觸點斷開電路時，產生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對觸點的損傷。為了迅速熄滅斷開時的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩，并配有強磁吹弧回路。

4.其它部分：有絕緣外殼、彈簧、短路環、傳動機構等。

接觸器工作原理是這樣的，當接觸器電磁線圈不通電時，彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點保持斷開位置。當電磁線圈通過控制回路接通控制電壓(一般為額定電壓)時，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動主觸點閉合，接通電路，輔助接點隨之動作。

交流接觸器的選用原則：

1.主回路觸點的額定電流應大于或等于被控設備的額定電流，控制電動機的接觸器還應考慮電動機的起動電流。為了防止頻繁操作的接觸器主觸點燒蝕，頻繁動作的接觸器額定電流可降低使用。

2.接觸器的電磁線圈額定電壓有36V、110V、220V、380V等，電磁線圈允許在額定電壓的80%～105%范圍內使用。

接觸器和繼電器主要差別在于:

繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作;

接觸器用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一 般只能在電壓作用下動作。

至此，關于變頻器的主回路設計、輔助電源部分、控制電路以及器件的選取我們簡單的介紹了一下，希望對大家能夠有所幫助。也希望你們能夠喜歡