多路电光信号集成电路转换板的制作方法

本发明涉及电光信号集成电路转换板，具体为多路电光信号集成电路转换板。

背景技术：

在大功率交流传动电力机车或高速动车组中，igbt功率器件是完成功能变换的关键部件，其工作的可靠性直接影响到大功率交流传动电力机车或高速动车组的核心部件-变流器的工作性能。但在变流器中由于各种高压电信号、低压信号的存在以及变流器整体布局的影响，其中的电磁环境也很复杂，这就意味着控制系统传输给igbt的开关信号很容易受到各种电磁环境的干扰。作为直接控制保护igbt的驱动单元，输入及反馈信号的品质对igbt的控制和保护起到至关重要的作用。如果输入信号受到干扰，直接造成igbt的损坏，甚至爆炸；如果反馈信号受到干扰，故障信号不能准确传输至控制单元，从而导致出现故障时，不能及时对igbt进行保护。目前，通过以电信号的脉冲方式从控制单元至功率模块进行传输，电磁干扰比较严重，并且多路电信号同时传输时存在时差和元器件连接位置错误等问题。因此，设计一种能够正确、可靠的将内部信号同步传输，不受电磁干扰，具有防插错功能的小型化多路电光信号集成电路转换板是十分有必要的。

技术实现要素：

本发明解决现有的信号控制集成电路板容易受电磁干扰、不能同时进行多路控制、传输不同步、元器件容易插错、体积较大的问题，提供一种多路电光信号集成电路转换板。

本发明是通过以下技术方案实现的：多路电光信号集成电路转换板，包括板体，所述板体上布置有多对分别与半桥电路的上桥臂和下桥臂连接的上下桥臂驱动电路，所述上下桥臂驱动电路包括电信号转光信号传输电路、光信号转电信号反馈电路和电源电路；所述电信号转光信号传输电路包括第一电阻，所述第一电阻的一端作为ih或ib输入端与半桥电路的上桥臂或下桥臂连接，另一端经第一电容后接地，所述第一电阻的另一端还与稳压二极管的阴极连接，所述稳压二极管的阳极分别与第二电阻的一端、第一二极管的阴极以及光纤发射器输入端连接，所述第二电阻的另一端、第一二极管的阳极以及光纤发射器其余各端均与地连接；所述光信号转电信号反馈电路包括光纤接收器，所述光纤接收器的输入端与光信号源连接，所述光纤接收器的输出端与上拉电阻的一端连接，所述上拉电阻的另一端与电源电路连接，所述光纤接收器的输出端还与施密特触发器的输入端连接，所述施密特触发器的电源端与外部电源连接，所述施密特触发器的电源端还经第二电容后与地连接，所述施密特触发器的接地端与地连接，所述施密特触发器的输出端作为fh或fb端，所述光纤接收器的电压端与外部电源连接，所述光纤接收器的接地端与地连接，所述光纤接收器的电压端与接地端之间还连接有第三电容；所述电源电路包括稳压芯片，所述稳压芯片的输入端分别与外部电源和第四电容的一端连接，所述稳压芯片的输出端分别与上拉电阻的另一端、第五电容的一端、第六电容的一端连接，所述第四电容的另一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端、稳压芯片的接地端与地连接。集成电路转换板上成对布置有上下桥臂驱动电路，解决了多路igbt并联电路应用时同步电信号同时输入问题。采用电光转换单元电路将电信号转换为光信号传输，解决了电信号传输过程中容易受电磁干扰的问题。多路电光信号集成在一起，节省了空间、简化布局，利于小型化设计。系统控制单元发出的上桥臂的电信号接入ih，发出的同一桥臂下桥臂的电信号接入ib，这种差分方式的接法，有助于抑制线路传输过程中的共模干扰，经过电信号转光信号传输电路通过光纤发射器转换为光信号，然后通过光纤将驱动脉冲输入信号传输至驱动板，保证igbt的可靠开通与关断。驱动板反馈信号传输与输入脉冲信号的传输恰巧相反，通过光纤接收器将上桥臂的状态反馈光信号转为电信号接入fh，同一桥臂下桥臂状态反馈光信号转成电信号接入fb，传输出至系统控制单元，以保证系统控制单元对igbt的实时状态进行准确监控。电源电路的输入端由外部电源输入一定的直流电压，作为上拉电阻的参考电源，同时经过稳压芯片给光纤接收器提供所需的直流电压。

本发明具有以下优点：1、采用多路电光集成电路转换板分配信号，电信号传输过程中容易受电磁干扰的问题，简化线路布局，节省空间；2、采用多路电光集成电路转换板，解决了多路igbt并联电路应用时同步电信号同时输入问题；3、采用多路电光集成电路转换板，解决了由于整体结构紧凑、功率密度大，导致的功率单元低压连接器不方便插拔问题；4、转换电路数量可根据系统要求成对扩展。

附图说明

图1为上桥臂驱动电路的电信号转光信号传输电路示意图；

图2为上桥臂驱动电路的光信号转电信号反馈电路示意图；

图3为下桥臂驱动电路的电信号转光信号传输电路示意图；

图4为下桥臂驱动电路的光信号转电信号反馈电路示意图；

图5为电源电路示意图；

图6为多路电光信号集成电路转换板外形结构示意图。

具体实施方式

多路电光信号集成电路转换板，包括板体，所述板体上布置有多对分别与半桥电路的上桥臂和下桥臂连接的上下桥臂驱动电路，所述上下桥臂驱动电路包括电信号转光信号传输电路、光信号转电信号反馈电路和电源电路；所述电信号传输电路包括第一电阻，所述第一电阻的一端作为ih或ib输入端与半桥电路的上桥臂或下桥臂连接，另一点经第一电容后接地，所述第一电阻的另一端还与稳压二极管的阴极连接，所述稳压二极管的阳极分别与第二电阻的一端、第一二极管的阴极以及光纤光信号输出端连接，所述第二电阻的另一端、第一二极管的阳极以及光纤发射器其余各端均与地连接；所述光信号转电信号反馈电路包括光纤接收器，所述光纤接收器的输入端与光信号源连接，所述光纤接收器的输出端与上拉电阻的一端连接，所述上拉电阻的另一端与电源电路连接，所述光纤接收器的输出端还与施密特触发器的输入端连接，所述施密特触发器的电源端与外部电源连接，所述施密特触发器的电源端还经第二电容后与地连接，所述施密特触发器的接地端与地连接，所述施密特触发器的输出端作为fh或fb端，所述光纤接收器的电压端与外部电源连接，所述光纤接收器的接地端与地连接，所述光纤接收器的电压端与接地端之间还连接有第三电容；所述电源电路包括稳压芯片，所述稳压芯片的输入端分别与外部电源和第四电容的一端连接，所述稳压芯片的输出端分别与上拉电阻的另一端、第五电容的一端、第六电容的一端连接，所述第四电容的另一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端、稳压芯片的接地端与地连接。

安装使用时，将ih端通过低压连接器与半桥电路的上桥臂控制单元信号连接，ib端通过低压连接器与同一桥臂的下桥臂控制单元信号连接，控制单元发出的上桥臂的电信号经过电信号传输电路通过光纤头转换为光信号，然后通过光纤将驱动脉冲输入信号传输至驱动板，保证igbt的可靠开通与关断。驱动板反馈信号传输与输入脉冲信号的传输恰巧相反，通过光纤将上桥臂的状态反馈光信号接入fh，同一桥臂下桥臂状态反馈光信号接入fb，经过光信号反馈电路将光信号转换为电信号输出至控制单元，以保证控制单元对igbt的实时状态进行准确监控。电源电路的输入端由外部电源输入一定的直流电压，作为上拉电阻的参考电源，同时经过稳压芯片给光信号传输电路提供所需的直流电压。