專利名稱：緊湊型pwm光纖轉換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光纖轉換器，具體的說，涉及一種應用于高速動車組和城市軌道列車中IGBT驅動的光纖轉換器。
背景技術：
光纖具有傳輸頻帶寬、速率高、傳輸損耗低、傳輸距離遠、抗雷電和電磁的干擾性能好、傳輸誤碼率低、可靠性高、體積小、重量輕等特點，在通信中有廣泛應用。目前在高速動車組列車和城市軌道列車中，IGBT功率模塊的驅動大多也采用了光纖傳輸形式，其基本模式包括PWM發生器、PWM光電轉換器、光纖傳輸、IGBT驅動器，如圖I所示，但光電轉換部分集成度不高，PWM信號在傳輸過程中由于干擾等因素易造成IGBT誤導通，IGBT故障率高。
發明內容
本發明針對現有高速列車和城市軌道列車中應用的光纖轉換器存在的上述不足，提供了一種緊湊型PWM光纖轉換器，該光纖轉換器可實現PWM電平信號和光信號之間相互轉化，改變PWM信號傳輸過程中由于干擾等因素造成的IGBT誤導通，降低IGBT的故障率，同時還可以提供兩路電源輸出。本發明的技術方案是一種緊湊型PWM光纖轉換器，該光纖轉換器包括殼體和安裝在殼體內部的電路板和電源模塊，電路板上設置有電源轉化電路、PWM電平轉換電路、PWM轉換電路和PWM反饋轉換電路，其中，電源轉化電路的輸入端與電源模塊連接，并將DClIOV電壓輸入轉換為DC15V電壓輸出、或者將DC15V輸入電壓轉換為DC12V電壓輸出；PWM電平轉換電路將DC±15V電平信號轉換為邏輯電平信號，并由PWM轉換電路將經PWM電平轉換電路轉換后的邏輯電平信號轉換為光信號；PWM反饋轉換電路將IGBT驅動板反饋的光信號轉換為電平信號。優選的是，電源轉化電路輸出兩路電源，一路為驅動電源輸出，輸出電壓為DC15V，輸出功率為100W，一路為速度傳感器電源輸出，輸出電壓為DC12V，輸出功率為3W。 優選的是，電源轉化電路包括電源轉換模塊和用于保護電路的EMC電磁兼容保護模塊，其中，EMC電磁兼容保護模塊包含過流保護電路、過壓保護電路、短路保護電路、EMI濾波電路、浪涌脈沖抑制電路、濾波電路和輸出濾波電路。優選的是，PWM電平轉換電路的電路輸入端口采用安規電容和TVS進行電磁兼容保護，并通過電阻R3、電阻R4、電容C2和電容C6充放電時間設定信號濾波和死區時間；且同一橋臂的上下兩個IGBT采用導通互鎖連接，即上下兩個IGBT每次只能有一個處于導通狀態，另一個處于關斷狀態。優選的是，PWM電平轉換電路中還包含用于信號隔離保護的高速隔離光耦U2。優選的是，DC± 15V電平信號為高電平+15V、低電平一 15V、信號頻率為IkHz-L 8kHz的電平信號優選的是，PWM轉換電路可將經PWM電平轉換電路轉換后的邏輯電平信號轉化為(5MBd的光波信號。優選的是，經PWM反饋轉換電路轉換后的電平信號，其高電平為+15V，低電平為OVo優選的是，電源模塊和殼體底部采用鋁合金墊塊連接。優選的是，殼體為由鋁合金制成的外殼，殼體的四周設置有長方形的通孔，。本發明的有益效果是本發明采用模塊化設計，通過PWM電平轉換電路、PWM轉換電路完成PWM電平信號轉化為光信號，并通過PWM反饋轉換電路經光信號轉化為PWM電平信號，實現了 PWM電平信號和光信號之間的相互轉化，且同一橋臂的上下兩個IGBT采用導通互鎖連接，有效地防止了同一橋臂同時導通的情況，改變了 PWM信號傳輸過程中由于干 擾等因素造成的IGBT誤導通，降低IGBT的故障率；且電源轉化電路可同時提供兩路電源輸出。本發明殼體為由鋁合金制成的外殼，殼體的四周設置有長方形的通孔，保證了內部電路板和電源模塊的散熱，且電源模塊與殼體底部采用鋁合金墊塊連接，保證電源的散熱面積，提高了光纖轉換器的可靠性。本發明配合牽引控制器和輔助控制器，可實現IGBT的脈沖驅動和狀態反饋監控。
附圖I為本發明具體實施例電源轉化電路的結構框圖。附圖2為本發明具體實施例PWM電平轉換電路的電路圖。附圖3為本發明具體實施例光電轉換電路的電路圖。附圖4為本發明具體實施例PWM反饋轉換電路的電路圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步說明。一種緊湊型PWM光纖轉換器，該光纖轉換器包括殼體和安裝在殼體內部的電路板和電源模塊，電源模塊和殼體底部采用鋁合金墊塊連接；殼體為由鋁合金制成的外殼，殼體的四周設置有長方形的通孔。電路板上設置有電源轉化電路、PWM電平轉換電路、PWM轉換電路和PWM反饋轉換電路，其中，電源轉化電路的輸入端與電源模塊連接，并將DCllOV電壓輸入轉換為DC15V電壓輸出、或者將DC15V輸入電壓轉換為DC12V電壓輸出；PWM電平轉換電路將DC±15V電平信號轉換為邏輯電平信號，并由PWM轉換電路將經PWM電平轉換電路轉換后的邏輯電平信號轉換為< 5MBd的光信號，DC+15V電平信號為高電平+15V、低電平一 15V、信號頻率為lkHz-1. 8kHz的電平信號；PWM反饋轉換電路將IGBT驅動板反饋的光信號轉換為電平信號，其高電平為+15V，低電平為0V。電源轉化電路輸出兩路電源，一路為驅動電源輸出，輸出電壓為DC15V，輸出功率為100W，一路為速度傳感器電源輸出，輸出電壓為DC12V，輸出功率為3W ；電源轉化電路包括電源轉換模塊和用于保護電路的EMC電磁兼容保護模塊，其中，EMC電磁兼容保護模塊包含過流保護電路、過壓保護電路、短路保護電路、EMI濾波電路、浪涌脈沖抑制電路、濾波電路和輸出濾波電路。PWM電平轉換電路的電路輸入端口采用安規電容和TVS進行電磁兼容保護，并通過電阻R3、電阻R4、電容C2和電容C6充放電時間設定信號濾波和死區時間；且同一橋臂的上下兩個IGBT采用導通互鎖連接，即上下兩個IGBT每次只能有一個處于導通狀態，另一個處于關斷狀態，有效地防止了同一橋臂同時導通的情況；PWM電平轉換電路中還包含用于信號隔離保護的高速隔離光耦U2。工作原理電源轉化電源轉化電路通過電源模塊輸入DCllOV電壓轉化為DC15V電壓輸出，作為驅動電流源輸出，輸出功率為100W;并將DC15V輸入電壓轉化為DC12V電壓輸出，作為速度傳感器電源輸出，輸出功率為3W。DC±15V電平信號轉化為光信號DC±15V電平信號通過PWM電平轉換電路轉化為邏輯電平信號，再通過PWM轉換電路轉化為光信號，光信號可以達到5MBd。光信號轉化為PWM電平信號PWM反饋信號為IGBT驅動板發出的光信號，通過PWM反饋轉換電路將光波信號轉化為電平信號，轉化后的電平信號，其高電平為+15V，低電平為 OVo
權利要求
1.一種緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于該光纖轉換器包括殼體和安裝在殼體內部的電路板和電源模塊，電路板上設置有電源轉化電路、PWM電平轉換電路、PWM轉換電路和PWM反饋轉換電路，其中，電源轉化電路的輸入端與電源模塊連接，并將DCllOV電壓輸入轉換為DC15V電壓輸出、或者將DC15V輸入電壓轉換為DC12V電壓輸出；PWM電平轉換電路將DC±15V電平信號轉換為邏輯電平信號，并由PWM轉換電路將經PWM電平轉換電路轉換后的邏輯電平信號轉換為光信號；PWM反饋轉換電路將IGBT驅動板反饋的光信號轉換為電平 目號。
2.根據權利要求I所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于電源轉化電路輸出兩路電源，一路為驅動電源輸出，輸出電壓為DC15V，輸出功率為100W，一路為速度傳感器電源輸出，輸出電壓為DC12V，輸出功率為3W。
3.根據權利要求2所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于電源轉化電路包括電源轉換模塊和用于保護電路的EMC電磁兼容保護模塊，其中，EMC電磁兼容保護模塊包含過流保護電路、過壓保護電路、短路保護電路、EMI濾波電路、浪涌脈沖抑制電路、濾波電路和輸出濾波電路。
4.根據權利要求I所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于PWM電平轉換電路的電路輸入端口采用安規電容和TVS進行電磁兼容保護，并通過電阻R3、電阻R4、電容C2和電容C6充放電時間設定信號濾波和死區時間；且同一橋臂的上下兩個IGBT采用導通互鎖連接，即上下兩個IGBT每次只能有一個處于導通狀態，另一個處于關斷狀態。
5.根據權利要求4所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于PWM電平轉換電路中還包含用于信號隔離保護的高速隔離光耦U2。
6.根據權利要求I所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于DC±15V電平信號為高電平+15V、低電平-15V、信號頻率為lkHz-1. 8kHz的電平信號。
7.根據權利要求I所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于PWM轉換電路可將經PWM電平轉換電路轉換后的邏輯電平信號轉化為< 5MBd的光波信號。
8.根據權利要求I所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于經PWM反饋轉換電路轉換后的電平信號，其高電平為+15V，低電平為0V。
9.根據權利要求I所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于電源模塊和殼體底部采用鋁合金墊塊連接。
10.根據權利要求I所述的緊湊型PWM光纖轉換器，其特征在于殼體為由鋁合金制成的外殼，殼體的四周設置有長方形的通孔。
全文摘要
本發明涉及一種緊湊型PWM光纖轉換器，該光纖轉換器包括殼體和安裝在殼體內部的電路板和電源模塊，電路板上設置有電源轉化電路、PWM電平轉換電路、PWM轉換電路和PWM反饋轉換電路，其中，電源轉化電路的輸入端與電源模塊連接。本發明采用模塊化設計，通過PWM電平轉換電路、PWM轉換電路完成PWM電平信號轉化為光信號，并通過PWM反饋轉換電路經光信號轉化為PWM電平信號，實現了PWM電平信號和光信號之間的相互轉化，且同一橋臂的上下兩個IGBT采用導通互鎖連接，有效地防止了同一橋臂同時導通的情況，改變了PWM信號傳輸過程中由于干擾等因素造成的IGBT誤導通，降低IGBT的故障率；且電源轉化電路可同時提供兩路電源輸出。
文檔編號H04B10/12GK102710330SQ201210158318
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者周揚, 夏猛, 孫叢君, 宋曉鐘, 張亞偉, 張艷芳, 李鈾, 漆偉, 王乾, 王善芬 申請人:青島四方車輛研究所有限公司