压检测模块、信号处理芯片(如PFGA或CPLD)等部分组成。
[0024]通过下载接口将程序写入信号处理芯片以配置最小脉宽、死区时间、故障处理逻辑等参数从而实现特定功能。
[0025]光纤信号通道，用于将上层控制器以及上一级驱动信号处理电路传输来的光信号转化为电信号，并将电信号输入信号处理芯片；该模块还将数字信号处理芯片处理后生成的电信号转化为光信号输入到下一级驱动信号处理电路。输入信号处理芯片的信号包括上层控制器输出的PWM调制信号、上一级驱动信号数字处理电路输出的使能信号、报错信号等；输出信号包括至下一级驱动信号数字处理电路的使能信号、报错信号等。各个独立的驱动信号处理电路通过光纤信号级联。
[0026]电源方案采用24V直流电，经单路DC/DC变压模块(例如URB_LD_15WR2)降为15V电压，为驱动芯片及外围电路供电。15V电压再变换为5V直流电源为控制电路供电。
[0027]电源工作电压检测模块同时检测电源的过压及欠压情况。若检测超出正常工作电压范围，信号处理芯片向驱动芯片发出复位信号，使驱动电路处于闭锁状态。
[0028]信号处理芯片将输入的一路PWM调制信号变为分别控制IGBTl和IGBT2的两路PWM信号，设置两路信号的死区时间，输入到驱动电路模块，并且进行最小脉宽封锁处理可能出现的窄脉冲以保证IGBT处于正常工作状态。同时信号处理芯片与驱动芯片及电源工作电压检测模块连接以接收故障状态反馈信号。
[0029]如图1所示，数字信号处理及控制电路2的信号处理芯片经复位电路与驱动电路I的驱动芯片复位端VL/Reset连接。驱动信号输出端口 Gl、G2分别与IGBT1、IGBT2栅极相连控制其通断。IGBT状态检测端口 E1、Cl与IGBTl集电极与射极相连，IGBT2连接方式相同。
[0030]数字信号处理及控制电路2的信号处理芯片端口 M、端口 ENl、端口 ERl与光纤输入通道3连接，端口 EN2、端口 ER2与光纤输出通道6连接。信号处理芯片的PWM信号输出端口 PWM1、PWM2与驱动芯片端口 PWMljg 口 PWM2连接传送一对IGBT的驱动信号。端口S01、端口 S02与驱动芯片端口 S01、端口 S02连接用于接受IGBT故障状态反馈信号。数字信号处理及控制电路2与电源工作电压检测模块连接用于接受单板电源模块状态信息。数字信号处理及控制电路2与下载接口 7连接。各个驱动信号数字处理单元通过光纤输入通道3和光纤输出通道6级联。
[0031]下面说明驱动信号产生以及故障反馈功能实现的过程。
[0032]如图2所示，当上一级驱动信号数字处理电路输入使能信号以及报错信号分别为高电平、低电平且SO1、S02端未保持低电平状态，驱动信号数字处理电路处于正常工作模式。数字信号处理芯片将M端输入的调制信号经过最小脉宽封锁处理，设置死区时间At后，产生两路PWM信号送入驱动芯片PWM1、PWM2端口，隔离放大后产生两路驱动信号控制IGBT通断，如图2及图3所示。
[0033]当IGBT发生短路或过流故障时，此时IGBT监测电路检测到电压值Vce超过设定阀值Vce*，有驱动芯片判定为故障状态，SOl或S02端口保持低电平(正常情况下S01，S02输出状态不确定)，并将故障状态反馈至数字信号处理芯片，数字信号处理芯片停止产生PWM信号，如图2及图4所示。当电源工作电压检测模块监测到电源模块超出正常工作电压范围时，信号处理芯片向驱动芯片发出复位信号，使驱动电路处于闭锁状态。数字信号处理芯片接受到故障信号后，将故障状态和处理结果经光纤通道输出到下一级电路板，最终由最后一级电路板输出故障信息至上层控制器。如当级联的N块驱动控制板中，第k(k ( N)级电路板发生故障，故障信号反馈到信号处理芯片处理后，该电路板不再产生驱动IGBT的信号，并将故障信息由光纤通道输入到第k+Ι级电路板，第k+1级电路板也不再产生驱动信号，以此类推直到故障信息由最后一级电路板输出到上层控制器再作进一步处理。
【主权项】
1.一种用于IGBT的驱动信号数字处理电路级联系统，用于检测和向控制芯片反馈IGBT的工作状态，其特征在于，由级联的多个单板电路组成:单板电路主要包括驱动电路(I)、数字信号处理及控制电路(2)及相应的信号通道； 单板电路中: a、由信号处理芯片和相应信号通道构成的数字信号处理及控制电路(2)的信号处理芯片经复位电路与驱动电路(I)的驱动芯片复位端VL/Reset连接；驱动电路(I)的输出端口 Gl、G2分别与IGBTl、IGBT2栅极相连控制其通断；驱动电路⑴的IGBT状态检测端口EUCl分别与IGBTl集电极与射极相连，IGBT2连接方式相同； b、数字信号处理及控制电路(2)的信号处理芯片端口M、端口 EN1、端口 ERl与光纤输入通道(3)连接，端口 EN2、端口 ER2与光纤输出通道(6)连接；信号处理芯片的PWM信号输出端口 PWM1、PWM2与驱动芯片端口 PWM1、端口 PWM2连接传送一对IGBT的驱动信号；端口 S01、端口 S02与驱动芯片端口 S01、端口 S02连接用于接受IGBT故障状态反馈信号；数字信号处理及控制电路(2)与电源工作电压检测模块(4)连接用于接受单板电源模块状态信息；数字信号处理及控制电路(2)与下载接口(7)连接； 各个驱动信号数字处理单元通过光纤输入通道(3)和光纤输出通道(6)级联。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于IGBT的驱动信号数字处理电路级联系统。通过将集成驱动电路(1)和数字信号处理及控制电路(2)的单个电路级联构成多路驱动与信号处理系统。本实用新型系统仅需一路输入的PWM调制信号即可完成一对IGBT的控制，同时可以使上层控制器用较少的光纤通道获得级联多个驱动板的相关信息反馈，从而简化了控制系统。该系统仅需调整程序下载至信号数字处理电路即可修改相关参数，方便了应用和系统设计工作。在IGBT过流短路以及电路板过电压或欠电压情况下可以将故障信号反馈至信号数字处理芯片，根据故障情况予以相应处理，同时能将故障情况通过光纤通道输出以便进一步处理。该实用新型结构简单、成本低，具有较好的通用性、灵活性以及可靠性。
【IPC分类】H03K17-567
【公开号】CN204578505
【申请号】CN201520230824
【发明人】舒泽亮, 何晓琼, 文德智, 赵莉, 秦臻
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月16日