專利名稱：光電轉換單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光電轉換技術,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換單元,屬于光電轉換技術領域。
背景技術：
在交流傳動電力機車環(huán)境中，由于高壓大電流IGBT的開關，對整個變流柜中其它單元造成嚴重的電磁干擾，作為直接控制保護IGBT的驅動板，由牽引控制單元TractionControl Unit (以下簡稱T⑶)向驅動板提供輸入信號及反饋信號，輸入信號和反饋信號的品質對IGBT的控制和保護起到至關重要的作用，如果輸入信號受到干擾，直接造成IGBT的損壞，甚至爆炸。如果反饋信號受到干擾，故障信號不能準確傳輸至TCU，從而導致出現(xiàn)故障時，不能及時對IGBT進行保護。目前，從TCU至驅動板之間的驅動電路通過電纜進行電信號的傳輸，電信號容易受到電磁干擾；電纜自身存在電感，信號在傳輸過程中會發(fā)生變形；電纜的布局至關重要，造成工藝過程極其復雜?！?br>
發(fā)明內容
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本發(fā)明提供一種光電轉換單元，用于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，解決了現(xiàn)有技術中由TCU向驅動板提供的電信號作為輸入信號易受到干擾直接造成IGBT的損壞、甚至爆炸等技術問題，實現(xiàn)增強驅動電路的抗干擾性，提高驅動電路的可靠性，降低故障率，從而大大節(jié)省了部件維修成本。本發(fā)明提供的光電轉換單元具有一脈沖輸入調理電路，所述脈沖輸入調理電路由上橋支路、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)明的技術效果是:通過脈沖輸入調理電路把從TCU發(fā)出的脈沖控制信號即電信號轉換為光信號，通過光纖將光信號作為輸入信號傳輸給驅動板控制IGBT的開關，提高對IGBT的控制和保護，進而降低對整個變流柜中其他單元造成電磁干擾，增強驅動電路的抗干擾性，提高驅動電路的可靠性，降低故障率，從而大大節(jié)省了部件維修成本，大大簡化了驅動電路布局，節(jié)省空間和成本，提高了產品質量和可靠性。


圖1為本發(fā)明光電轉換單元實施例一的電路圖；圖2為本發(fā)明光電轉換單元實施例二的電路圖3為本發(fā)明光電轉換單元實施例三的電路圖。
具體實施例方式實施例一如圖1所示，本發(fā)明提供一種光電轉換單元，該光電轉換單元具有一脈沖輸入調理電路，脈沖輸入調理電路由上橋支路、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)構成，下橋支路由下第一電阻11’和下穩(wěn)壓二極管4’構成；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由殼體和設在該殼體內的發(fā)光二極管30構成，該殼體上設有用于連接光纖的發(fā)射孔(圖中未示)和至少一個用于將光發(fā)射器固定在驅動板上的插腳31。發(fā)射孔通過光纖與驅動板連接把發(fā)光二極管30發(fā)出的光信號傳輸給驅動板。 該實施例中，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)出的驅動脈沖信號，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)過脈沖輸入調理電路，通過光發(fā)射器3轉換為光信號，然后通過光纖傳輸至驅動板，保證IGBT的可靠開通與關斷。其原理為:當脈沖正極接上橋支路的輸入端a，脈沖負極接下橋支路的輸入端b時，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；當上橋支路的輸入端a脈沖由正轉為負,下橋支路的輸入端b脈沖由負轉為正時，由于光發(fā)射器3自身存在電容，該電容存儲的電荷通過第三電阻13進行釋放，當電荷釋放完畢后，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，發(fā)光二極管30熄滅；當上橋支路的輸入端a脈沖由負轉為正,下橋支路的輸入端b脈沖由正轉為負時，由于第一二極管21自身存在電容，該電容存儲的電荷通過第三電阻13進行釋放，當電荷釋放完畢后，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構成濾波回路,對輸入的脈沖信號進行濾波。通過脈沖輸入調理電路把從TCU發(fā)出的脈沖控制信號即電信號轉換為光信號，通過光纖將光信號作為輸入信號傳輸給驅動板控制IGBT的開關，提高對IGBT的控制和保護，進而降低對整個變流柜中其他單元造成電磁干擾，增強驅動電路的抗干擾性，提高驅動電路的可靠性，降低故障率，從而大大節(jié)省了部件維修成本，大大簡化了驅動電路的布局，節(jié)省空間和成本，提高了產品質量和可靠性。實施例二如圖2所示,在實施例一的基礎上,光電轉換單元還具有一驅動板反饋調理電路，驅動板反饋調理電路由光接收器5、電源6、第二電容20、第三電容30、第四電阻14、第五電阻15和功率金氧半場效晶體管驅動器7(即功率MOSFET驅動器，用于電平轉換)連接構成，其中，光接收器設有供電端51、輸出端52和用于接收驅動板輸出的光信號的輸入端53，供電端51的正極和負極之間串聯(lián)電源6和第二電容20，輸出端52依次串聯(lián)第四電阻14、功率金氧半場效晶體管驅動器7和第五電阻15，第四電阻14與功率金氧半場效晶體管驅動器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動板的光信號轉換成電信號并經(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構成濾波電路對光接收器5經(jīng)輸出端52輸出的電信號進行濾波，再經(jīng)功率金氧半場效晶體管驅動器7進行電平轉換，經(jīng)第五電阻15的一端8反饋給TCU以監(jiān)控驅動板故障,從而能及時對IGBT進行保護。第五電阻15用于使輸出電信號的電流與T⑶相匹配。該實施例中的中驅動板反饋調理電路用于將驅動板輸出的光信號轉換為電信號反饋給TCU，提高了反饋信號的準確度和免受干擾的能力，并及時對IGBT的保護。實施例三作為實施例二的優(yōu)選實施方式，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。當光接收器5輸出的信號由低電平跳變到高電平時，信號經(jīng)過第二二極管22，能減小信號傳輸中能量的損失，保持經(jīng)過第二二極管22前后信號的一致性，進一步提高信號的準確性；當光接收器5輸出的信號由高電平跳變到低電平時，信號經(jīng)過第四電阻14進行放電。最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
權利要求
1.一種光電轉換單元，其特征在于，所述光電轉換單元具有一脈沖輸入調理電路，所述脈沖輸入調理電路由上橋支路、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)權利要求1所述的光電轉換單元，所述光電轉換單元還具有一驅動板反饋調理電路，所述驅動板反饋調理電路由光接收器、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效晶體管驅動器連接構成，其中，光接收器設有供電端和輸出端，供電端的正極和負極之間串聯(lián)電源和第二電容，輸出端依次串聯(lián)第四電阻、功率金氧半場效晶體管驅動器和第五電阻，所述第四電阻與功率金氧半場效晶體管驅動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)權利要求2所述的光電轉換單元，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)權利要求1或2或3所述的光電轉換單元，其特征在于，所述光發(fā)射器由殼體和設在該殼體內的發(fā)光二極管構成，該殼體上設有用于連接光纖的發(fā)射孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電轉換單元，該單元具有一脈沖輸入調理電路，脈沖輸入調理電路由上橋支路、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)明采用差分電路實現(xiàn)了TCU與驅動板之間電信號傳輸向光信號傳輸?shù)霓D變，解決了現(xiàn)有技術中傳輸信號受干擾導致IGBT損壞的技術問題。
文檔編號H02M1/14GK103138538SQ20111037594
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權日2011年11月23日
發(fā)明者梁海剛, 梁安平, 王雷, 王成新 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司