專利名稱：光電轉(zhuǎn)換單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換技術(shù),尤其涉及一種用于高壓大電流IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)絕緣柵雙極型晶體管的光電轉(zhuǎn)換單元,屬于光電轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在交流傳動(dòng)電力機(jī)車環(huán)境中，由于高壓大電流IGBT的開關(guān)，對(duì)整個(gè)變流柜中其它單元造成嚴(yán)重的電磁干擾，作為直接控制保護(hù)IGBT的驅(qū)動(dòng)板，由牽引控制單元TractionControl Unit (以下簡(jiǎn)稱T⑶)向驅(qū)動(dòng)板提供輸入信號(hào)及反饋信號(hào)，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的品質(zhì)對(duì)IGBT的控制和保護(hù)起到至關(guān)重要的作用，如果輸入信號(hào)受到干擾，直接造成IGBT的損壞，甚至爆炸。如果反饋信號(hào)受到干擾，故障信號(hào)不能準(zhǔn)確傳輸至TCU，從而導(dǎo)致出現(xiàn)故障時(shí)，不能及時(shí)對(duì)IGBT進(jìn)行保護(hù)。目前，從TCU至驅(qū)動(dòng)板之間的驅(qū)動(dòng)電路通過電纜進(jìn)行電信號(hào)的傳輸，電信號(hào)容易受到電磁干擾；電纜自身存在電感，信號(hào)在傳輸過程中會(huì)發(fā)生變形；電纜的布局至關(guān)重要，造成工藝過程極其復(fù)雜?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換單元，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由TCU向驅(qū)動(dòng)板提供的電信號(hào)作為輸入信號(hào)易受到干擾直接造成IGBT的損壞、甚至爆炸等技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾性，提高驅(qū)動(dòng)電路的可靠性，降低故障率，從而大大節(jié)省了部件維修成本。本發(fā)明提供的光電轉(zhuǎn)換單元具有一脈沖輸入調(diào)理電路，所述脈沖輸入調(diào)理電路由上橋支路、下橋支路、第一電容、第二電阻、第三電阻、第一二極管和光發(fā)射器構(gòu)成；所述上橋支路和下橋支路均由第一電阻和穩(wěn)壓二極管串聯(lián)構(gòu)成，且所述第一電阻的一端分均連接第二電阻兩端，另一端則各自與穩(wěn)壓二極管陰極連接；第一電容的一端連接在上橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間·，·另一端連接在下橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間；第三電阻、第一二極管和光發(fā)射器并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接所述上橋支路和下橋支路的穩(wěn)壓二極管陽極。本發(fā)明的技術(shù)效果是:通過脈沖輸入調(diào)理電路把從TCU發(fā)出的脈沖控制信號(hào)即電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纖將光信號(hào)作為輸入信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)板控制IGBT的開關(guān)，提高對(duì)IGBT的控制和保護(hù)，進(jìn)而降低對(duì)整個(gè)變流柜中其他單元造成電磁干擾，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾性，提高驅(qū)動(dòng)電路的可靠性，降低故障率，從而大大節(jié)省了部件維修成本，大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路布局，節(jié)省空間和成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。


圖1為本發(fā)明光電轉(zhuǎn)換單元實(shí)施例一的電路圖；圖2為本發(fā)明光電轉(zhuǎn)換單元實(shí)施例二的電路圖3為本發(fā)明光電轉(zhuǎn)換單元實(shí)施例三的電路圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖1所示，本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換單元，該光電轉(zhuǎn)換單元具有一脈沖輸入調(diào)理電路，脈沖輸入調(diào)理電路由上橋支路、下橋支路、第一電容10、第二電阻12、第三電阻13、第一二極管21和光發(fā)射器3構(gòu)成；上橋支路由上第一電阻11和上穩(wěn)壓二極管4串聯(lián)構(gòu)成，下橋支路由下第一電阻11’和下穩(wěn)壓二極管4’構(gòu)成；上第一電阻11 一端和下第一電阻11’一端分別連接第二電阻12兩端，上第一電阻11另一端與上穩(wěn)壓二極管4陰極連接，下第一電阻11’另一端與下穩(wěn)壓二極管4’陰極連接；第一電容10 —個(gè)基板連接在上第一電阻11和上穩(wěn)壓二極管4之間，第一電容10另一個(gè)基板連接在下第一電阻11’和下穩(wěn)壓二極管4’之間；第三電阻13、第一二極管21和光發(fā)射器3并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接上穩(wěn)壓二極管4陽極和下穩(wěn)壓二極管4’陽極。光發(fā)射器3由殼體和設(shè)在該殼體內(nèi)的發(fā)光二極管30構(gòu)成，該殼體上設(shè)有用于連接光纖的發(fā)射孔(圖中未示)和至少一個(gè)用于將光發(fā)射器固定在驅(qū)動(dòng)板上的插腳31。發(fā)射孔通過光纖與驅(qū)動(dòng)板連接把發(fā)光二極管30發(fā)出的光信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)板。 該實(shí)施例中，上橋支路的輸入端a和下橋支路的輸入端b分別與T⑶連接，用于接收TCU發(fā)出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，TCU發(fā)出的上橋臂的脈沖接入上橋支路的輸入端a，TCU發(fā)出的同一橋臂的下橋臂的脈沖接入下橋支路的輸入端b，這種差分方式的接法，有助于抑制線路傳輸過程中的共模干擾，經(jīng)過脈沖輸入調(diào)理電路，通過光發(fā)射器3轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后通過光纖傳輸至驅(qū)動(dòng)板，保證IGBT的可靠開通與關(guān)斷。其原理為:當(dāng)脈沖正極接上橋支路的輸入端a，脈沖負(fù)極接下橋支路的輸入端b時(shí)，電流的路徑為:上橋支路的輸入端a- >上第一電阻11- >上穩(wěn)壓二極管4- >光發(fā)射器3- >下穩(wěn)壓二極管4’ ->下第一電阻11’ ->下橋支路的輸入端b，在此種情況下，上穩(wěn)壓二極管4起穩(wěn)壓二極管作用，下穩(wěn)壓二極管4’起二極管作用，光發(fā)射器3中發(fā)光二極管30發(fā)光；當(dāng)上橋支路的輸入端a脈沖由正轉(zhuǎn)為負(fù),下橋支路的輸入端b脈沖由負(fù)轉(zhuǎn)為正時(shí)，由于光發(fā)射器3自身存在電容，該電容存儲(chǔ)的電荷通過第三電阻13進(jìn)行釋放，當(dāng)電荷釋放完畢后，電流的路徑為:下橋支路的輸入端b->下第一電阻11’ ->下穩(wěn)壓二極管4’ ->第一二極管21- >上穩(wěn)壓二極管4- >上第一電阻11- >上橋支路的輸入端a，此時(shí)，發(fā)光二極管30熄滅；當(dāng)上橋支路的輸入端a脈沖由負(fù)轉(zhuǎn)為正,下橋支路的輸入端b脈沖由正轉(zhuǎn)為負(fù)時(shí)，由于第一二極管21自身存在電容，該電容存儲(chǔ)的電荷通過第三電阻13進(jìn)行釋放，當(dāng)電荷釋放完畢后，電流的路徑為:上橋支路的輸入端a- >上第一電阻11- >上穩(wěn)壓二極管4- >光發(fā)射器3- >下穩(wěn)壓二極管4’ - >下第一電阻11’ - >下橋支路的輸入端b，這即為一個(gè)循環(huán)過程。其中上第一電阻11與第一電容10或下第一電阻11’與第一電容10構(gòu)成濾波回路,對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波。通過脈沖輸入調(diào)理電路把從TCU發(fā)出的脈沖控制信號(hào)即電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纖將光信號(hào)作為輸入信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)板控制IGBT的開關(guān)，提高對(duì)IGBT的控制和保護(hù)，進(jìn)而降低對(duì)整個(gè)變流柜中其他單元造成電磁干擾，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾性，提高驅(qū)動(dòng)電路的可靠性，降低故障率，從而大大節(jié)省了部件維修成本，大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路的布局，節(jié)省空間和成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。實(shí)施例二如圖2所示,在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上,光電轉(zhuǎn)換單元還具有一驅(qū)動(dòng)板反饋調(diào)理電路，驅(qū)動(dòng)板反饋調(diào)理電路由光接收器5、電源6、第二電容20、第三電容30、第四電阻14、第五電阻15和功率金氧半場(chǎng)效晶體管驅(qū)動(dòng)器7(即功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器，用于電平轉(zhuǎn)換)連接構(gòu)成，其中，光接收器設(shè)有供電端51、輸出端52和用于接收驅(qū)動(dòng)板輸出的光信號(hào)的輸入端53，供電端51的正極和負(fù)極之間串聯(lián)電源6和第二電容20，輸出端52依次串聯(lián)第四電阻14、功率金氧半場(chǎng)效晶體管驅(qū)動(dòng)器7和第五電阻15，第四電阻14與功率金氧半場(chǎng)效晶體管驅(qū)動(dòng)器7之間連接第三電容30的一端，第三電容30的另一端接地。光接收器5用于將通過輸入端接收到的來自驅(qū)動(dòng)板的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并經(jīng)輸出端輸出，電源6用于通過供電端51向光接收器5提供電源,第二電容20用于電源的濾波，第三電容30與第四電阻14構(gòu)成濾波電路對(duì)光接收器5經(jīng)輸出端52輸出的電信號(hào)進(jìn)行濾波，再經(jīng)功率金氧半場(chǎng)效晶體管驅(qū)動(dòng)器7進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，經(jīng)第五電阻15的一端8反饋給TCU以監(jiān)控驅(qū)動(dòng)板故障,從而能及時(shí)對(duì)IGBT進(jìn)行保護(hù)。第五電阻15用于使輸出電信號(hào)的電流與T⑶相匹配。該實(shí)施例中的中驅(qū)動(dòng)板反饋調(diào)理電路用于將驅(qū)動(dòng)板輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)反饋給TCU，提高了反饋信號(hào)的準(zhǔn)確度和免受干擾的能力，并及時(shí)對(duì)IGBT的保護(hù)。實(shí)施例三作為實(shí)施例二的優(yōu)選實(shí)施方式，如圖3所示，第四電阻14兩端還并聯(lián)有第二二極管22，第二二極管22的陽極連接光接收器5的輸出端52，第二二極管22的陰極連接第三電容30。當(dāng)光接收器5輸出的信號(hào)由低電平跳變到高電平時(shí)，信號(hào)經(jīng)過第二二極管22，能減小信號(hào)傳輸中能量的損失，保持經(jīng)過第二二極管22前后信號(hào)的一致性，進(jìn)一步提高信號(hào)的準(zhǔn)確性；當(dāng)光接收器5輸出的信號(hào)由高電平跳變到低電平時(shí)，信號(hào)經(jīng)過第四電阻14進(jìn)行放電。最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換單元具有一脈沖輸入調(diào)理電路，所述脈沖輸入調(diào)理電路由上橋支路、下橋支路、第一電容、第二電阻、第三電阻、第一二極管和光發(fā)射器構(gòu)成；所述上橋支路和下橋支路均由第一電阻和穩(wěn)壓二極管串聯(lián)構(gòu)成，且所述第一電阻的一端均連接第二電阻兩端，另一端則各自與穩(wěn)壓二極管陰極連接；第一電容的一端連接在上橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間，另一端連接在下橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間；第三電阻、第一二極管和光發(fā)射器并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接所述上橋支路和下橋支路的穩(wěn)壓二極管陽極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換單元，所述光電轉(zhuǎn)換單元還具有一驅(qū)動(dòng)板反饋調(diào)理電路，所述驅(qū)動(dòng)板反饋調(diào)理電路由光接收器、電源、第二電容、第三電容、第四電阻、第五電阻和功率金氧半場(chǎng)效晶體管驅(qū)動(dòng)器連接構(gòu)成，其中，光接收器設(shè)有供電端和輸出端，供電端的正極和負(fù)極之間串聯(lián)電源和第二電容，輸出端依次串聯(lián)第四電阻、功率金氧半場(chǎng)效晶體管驅(qū)動(dòng)器和第五電阻，所述第四電阻與功率金氧半場(chǎng)效晶體管驅(qū)動(dòng)器之間連接第三電容的一端，所述第三電容的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第四電阻兩端還并聯(lián)有第二二極管，所述第二二極管的陽極連接所述光接收器的輸出端，第二二極管的陰極連接第三電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述光發(fā)射器由殼體和設(shè)在該殼體內(nèi)的發(fā)光二極管構(gòu)成，該殼體上設(shè)有用于連接光纖的發(fā)射孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換單元，該單元具有一脈沖輸入調(diào)理電路，脈沖輸入調(diào)理電路由上橋支路、下橋支路、第一電容、第二電阻、第三電阻、第一二極管和光發(fā)射器構(gòu)成；上橋支路和下橋支路均由第一電阻和穩(wěn)壓二極管串聯(lián)構(gòu)成；兩第一電阻一端分別連接第二電阻兩端，兩第一電阻另一端均與兩穩(wěn)壓二極管陰極連接；第一電容一端連接在上橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間，第一電容另一端連接在下橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間；第三電阻、第一二極管和光發(fā)射器分別并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接兩穩(wěn)壓二極管陽極。本發(fā)明采用差分電路實(shí)現(xiàn)了TCU與驅(qū)動(dòng)板之間電信號(hào)傳輸向光信號(hào)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變，解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳輸信號(hào)受干擾導(dǎo)致IGBT損壞的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)H02M1/14GK103138538SQ20111037594
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者梁海剛, 梁安平, 王雷, 王成新 申請(qǐng)人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司