基于光纤的串联igbt高压开关驱动信号发射电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种串联IGBT高压开关驱动信号发射电路。
【背景技术】
[0002]目前，高压领域中，串联IGBT高压开关中多个IGBT的驱动信号均通过驱动信号发射电路同时传递给每个IGBT驱动电路，驱动信号发射电路传递的各路驱动信号的起始时刻不一致或上升下降沿时间不等会造成IGBT发生过压击穿，因此驱动信号发射电路中各支路需满足苛刻的一致性条件。目前广泛采用FPGA为核心的驱动信号发射电路，成本昂贵且扩展性差。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型为了解决现有的驱动信号发射电路的价格昂贵且扩展性差的问题，进而提供一种了基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是:
[0005]一种基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路，所述基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路由多个基本单元构成，每个基本单元包括一个或门阵列电路、两个驱动器电路、四个光纤发射模块；或门阵列电路的两个信号输出端分别连接一个驱动器电路，每个驱动器电路的两个驱动信号输出端各连接一个光纤发射模块；或门阵列电路用于连接外部的IGBT控制信号，并将该信号发送给驱动器电路；驱动器接收前端信号并驱动光纤发射模块，光纤发射模块将电信号转化为光信号进行发送。
[0006]本实用新型的有益效果是:
[0007]本实用新型所述电路的各路输出同步性好，各路输出上升、下降沿起始时差仅为若干纳秒，良好的同步性使其适于传递串联或并联的IGBT PWM驱动信号。本实用新型应用灵活，可随着被驱动的IGBT数量增加而随意增加发射电路数量，实现扩展。此外还具有成本低的优点。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型的整体结构框图；图2是或门阵列电路的电路图；图3是本实用新型中的驱动器电路的电路图；图4是本实用新型中光纤发射模块电路的电路图。
【具体实施方式】
[0009]【具体实施方式】一:如图1所示，本实施方式所述的基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路由多个基本单元构成，每个基本单元包括一个或门阵列电路、两个驱动器电路、四个光纤发射模块；或门阵列电路的两个信号输出端分别连接一个驱动器电路，每个驱动器电路的两个驱动信号输出端各连接一个光纤发射模块；或门阵列电路用于连接外部的IGBT控制信号，并将该信号发送给驱动器电路；驱动器接收前端信号并驱动光纤发射模块，光纤发射模块将电信号转化为光信号进行发送。当被驱动IGBT数量增多时，可增加基本单元的数量。各模块的供电依靠外接正五伏电源。
[0010]【具体实施方式】二:如图2所示，本实施方式中，所述或门阵列电路由或门芯片U13组成。U13的1A、2A、3A、4A引脚均连接同一个外部PWM信号，1B、2B、3B、4B、GND引脚接地，VCC引脚接正五伏电源，输出引脚1Y、2Y、3Y、4Y连接后续的驱动模块。1Υ、2Υ组成第一路输出引脚，3Υ、4Υ组成第二路输出引脚，两路输出引脚各连接一路后续驱动器电路的输入引脚。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0011]上述实施方式中的或门芯片采用的是TI公司的SN74H32，其功耗低，能在2至6伏电压电压下工作，有较强的带载能力。
[0012]【具体实施方式】三:如图3所示，本实施方式中，所述驱动器电路由第一驱动电路及第二驱动电路组成；每个驱动电路由双外设驱动器及其周边电路组成，两个电路结构相同；第一驱动电路的双外设驱动器芯片U25的1Β、2Β引脚为一路输入引脚，可连接门阵列电路中两路输出引脚中的一路，每个输入引脚与前端输出引脚一对一连接；U25的1A、2A引脚分别经电阻R17、R19接正五伏电源；U25的1Y、2Y引脚分别经可调电阻R18、R20连接正五伏电源；U25的VCC引脚连接正五伏电源，GND引脚接地。U25的输出引脚1Y、2Y连接后续的光纤发射模块，每个输出引脚可以控制一个光纤发射模块。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0013]上述实施方式中的双外设驱动器芯片为美国国家半导体公司生产的DS75451，其工作频率高，带负载能力强。
[0014]【具体实施方式】四:如图4所示，本实施方式中，所述光纤发射模块由光纤发射器U309及其周边电路组成；U309的三个IF引脚相连接后与驱动器输出引脚1Y、2Y中的一个独立连接，U309的GND引脚接地，⑶引脚悬空。其它组成和连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0015]上述实施方式中的光纤发射模块为AVAGO公司生产的HFBR-1414，带宽为5兆，可与HFBR-24124配合实现公里级长度的信号传输。
[0016]以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围。
【主权项】
1.一种基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路，其特征在于:所述基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路由多个基本单元构成，每个基本单元包括一个或门阵列电路、两个驱动器电路、四个光纤发射模块；或门阵列电路的两个信号输出端分别连接一个驱动器电路，每个驱动器电路的两个驱动信号输出端各连接一个光纤发射模块；或门阵列电路用于连接外部的IGBT控制信号，并将该信号发送给驱动器电路；驱动器接收前端信号并驱动光纤发射模块，光纤发射模块将电信号转化为光信号进行发送。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路，其特征在于:所述或门阵列电路包括或门芯片U13，U13的1A、2A、3A、4A引脚均连接同一个外部PWM信号，1B、2B、3B、4B、GND引脚接地，VCC引脚接正五伏电源，输出引脚1Y、2Y、3Y、4Y连接后续的驱动模块；1Υ、2Υ组成第一路输出引脚，3Υ、4Υ组成第二路输出引脚，两路输出引脚各连接一路后续驱动器电路的输入引脚。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路，其特征在于:驱动器电路由第一驱动电路及第二驱动电路组成；每个驱动电路由双外设驱动器及其周边电路组成，两个电路结构相同；第一驱动电路的双外设驱动器芯片U25的1Β、2Β引脚为一路输入引脚，可连接或门阵列电路中两路输出引脚中的一路；U25的1Α、2Α引脚分别经电阻R17、R19接正五伏电源；U25的1Y、2Y引脚分别经可调电阻R18、R20连接正五伏电源；U25的VCC引脚连接正五伏电源，GND引脚接地；U25的输出引脚1Y、2Y连接光纤发射模块，每个输出弓I脚控制一个光纤发射模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路，其特征在于:光纤发射模块由光纤发射器U309及其周边电路组成；U309的三个IF引脚相连接后与驱动器输出引脚1Y、2Y中的一个独立连接，U309的GND引脚接地，⑶引脚悬空。
【专利摘要】一种基于光纤的串联IGBT高压开关驱动信号发射电路，它涉及一种串联IGBT高压开关驱动信号发射电路。解决了现有的驱动信号发射电路的价格昂贵且扩展性差的问题。本电路由多个基本单元构成，每个基本单元包括一个门阵列电路、两个驱动器电路、四个光纤发射模块。或门阵列电路连接外部的IGBT控制信号，并将该信号发送给驱动器电路；驱动器接收前端信号并驱动光纤发射模块，光纤发射模块将电信号转化为光信号进行发送。当被驱动IGBT数量增多时，可增加基本单元的数量。本电路的各路输出同步性好，各路输出上升、下降沿起始时差仅为若干纳秒。应用灵活，可随着被驱动的IGBT数量增加而随意增加发射电路数量，实现扩展。
【IPC分类】H03K17-567, H03K17-78
【公开号】CN204559535
【申请号】CN201520328301
【发明人】陈庆国, 康守强, 赵丰, 王新宇, 池明赫
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月20日