CN112712689A - 一种多功能的光电信号采集装置 - Google Patents

一种多功能的光电信号采集装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112712689A
CN112712689A CN202011594123.4A CN202011594123A CN112712689A CN 112712689 A CN112712689 A CN 112712689A CN 202011594123 A CN202011594123 A CN 202011594123A CN 112712689 A CN112712689 A CN 112712689A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
terminal
resistor
test terminal
grounded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011594123.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112712689B (zh
Inventor
陈宏�
郑松
杨璐
苑伟华
李相锋
王晓妮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Yongji Electric Co Ltd
Original Assignee
CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Yongji Electric Co Ltd filed Critical CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority to CN202011594123.4A priority Critical patent/CN112712689B/zh
Publication of CN112712689A publication Critical patent/CN112712689A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112712689B publication Critical patent/CN112712689B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
    • G08C23/06—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems through light guides, e.g. optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C25/00—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H02M1/092—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices the control signals being transmitted optically
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及IGBT功率器件驱动和反馈信号的采集设备，具体为一种多功能的光电信号采集装置。光电信号采集装置适用于单个IGBT驱动控制信号和反馈信号光电转换电路，电路由供电电源转换电路、IGBT驱动信号光电转换电路以及IGBT状态反馈信号光电转换电路组成。本方案设计的多更能光电信号采集装置，可以方便地进行光电信号之间的转换，便于监控产品运行过程中光电信号，有利于产品故障原因的查找与分析；便于对光信号传输的控制信号、保护信号采集与分析，从而更好地完成光传输新产品的调试工作，提高调试和分析问题的效率，具有明显的经济和社会效益。

Description

一种多功能的光电信号采集装置
技术领域
本发明涉及IGBT功率器件驱动和反馈信号的采集设备，具体为一种多功能的光电信号采集装置。
背景技术
近年来，IGBT功率器件在电力变换电路中应用越来越广泛，IGBT工作在高电压和大电流状态下，周围电磁环境很复杂，从TCU到IGBT驱动板的驱动信号越来越多采用光信号，这使得对光信号衰减、正确性的采集尤为必要；同时由于3000马力轻混调车机车的TCU驱动光信号传输采用TT电子收发器，现有的光纤收发器不能匹配，影响项目研发过程中对机车TCU控制器驱动和反馈信号时序的采集。综上，现在的采集电路这样存在以下缺点：1）采用单独电源供电，不方便，户外没有外接电源时，测试无法进行。2）仅有一种光信号收发器，不能满足3000马力轻混机车IGBT信号的采集。
发明内容
本发明为了采集IGBT驱动、反馈光信号，同时又不影响机车正常运行，提供了一种适用不同应用环境的多功能光电信号采集装置。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种多功能的光电信号采集装置，包括供电电源转换电路、IGBT驱动信号光电转换电路和IGBT状态反馈信号光电转换电路；
供电电源转换电路包括连接器P1和三端稳压器U1，连接器P1的2端接地，1端和三端稳压器U1的1端连接，三端稳压器U1的1端还通过第二十五电阻R25和第三发光二极管D3接地，通过D3灯的亮与灭可以明显判断输入供电是否正常，1端还通过第二电容C2和2端连接，2端接地，3端通过第一电容C1和2端连接，第一电容C1两端还并联有第三电容C3，U1三端稳压器的3端输出转换电路所需直流电；
IGBT控制信号光电转换电路包括光纤接收器U3、反向器U4、驱动器U2和光纤发送器U5，光纤接收器U3的3端和三端稳压器U1的3端连接，光纤接收器U3的3端还通过第五电容器C5接地，2端接地，1端和反向器U4的1端连接，反向器U4的1端和3端连接，1端还通过第八电阻R8和2端连接，1端还通过第三电阻R3和三端稳压器U1的3端连接，反向器U4的2端接地，2端还通过第六电容C6和5端连接，5端和三端稳压器U1的3端连接，4端和6端连接，6端和驱动器U2的2端连接，驱动器U2的2端和4端连接，2端还通过第四电阻R4和三端稳压器U1的3端连接，2端还通过第十电阻R10接地，驱动器U2的3端接地，6端通过第二电阻R2和三端稳压器U1的3端连接，6端还通过第四电容C4接地，5端通过第十一电阻R11、第一发光二极管D1接地，通过发光二极管D1的亮与灭可以方便的判断TCU有无高电平脉冲输出，7端和第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端通过第五电阻R5和光纤发送器U5的1端连接，光纤发送器U5的2端接地，第七电阻R7、第九电阻R9和第十二电阻R12并联在第五电阻R5两端；测试端子P2的2端和反向器U4的1端连接，测试端子P2的1端接地，测试端子P3的2端和驱动器U2的2端连接，测试端子P3的1端接地；
IGBT驱动反馈信号光电转换电路包括光纤接收器U9、反向器U10、驱动器U8和光纤发送器U11；光纤接收器U9的3端和U1三端稳压器的3端连接，光纤接收器U9的3端还通过第八电容器C8接地，2端接地，1端和反向器U10的1端连接，反向器U10的1端和3端连接，1端还通过第二十电阻R20和2端连接，1端还通过第十五电阻R15和三端稳压器U1的3端连接，反向器U10的2端接地，2端还通过第九电容C9和5端连接，5端和三端稳压器U1的3端连接，4端和6端连接，6端和驱动器U8的2端连接，驱动器U8的2端和4端连接，2端还通过第十六电阻R16和三端稳压器U1的3端连接，2端还通过第二十二电阻R22接地，驱动器U8的3端接地，6端通过第十四电阻R14和三端稳压器U1的3端连接，6端还通过第七电容C7接地，5端通过第二十三电阻R23、第二发光二极管D2接地，通过发光二极管D2的亮与灭可以方便的判断驱动板反馈有无高电平脉冲输出，7端和第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端通过第十七电阻R17和光纤发送器U11的1端连接，光纤发送器U11的2端接地，第十九电阻R19、第二十一电阻R21和第二十四电阻R24并联在第十七电阻R17两端；测试端子P9的2端和反向器U10的1端连接，测试端子P9的1端接地，测试端子P10的2端和驱动器U8的2端连接，测试端子P10的1端接地。
本发明P1连接器的1/2端可外接15V、24V电源及万用表常用电池9V电池供电，然后通过U1三端稳压器、C1支撑电容、C2-C3滤波电容输出稳定的高品质的光电转换电路所需的电源。测试时，IGBT控制信号光电转换电路中的光纤接收器U3和TCU连接，光纤发送器U5和驱动板连接，测试端子P2、测试端子P3可连接到示波器，完成驱动光信号的采集；IGBT驱动反馈信号光电转换电路中的光纤接收器U9和驱动板连接，光纤发送器U11和TCU连接，测试端子P9、测试端子P10可连接到示波器，完成反馈光信号的采集。
上述的一种多功能的光电信号采集装置，IGBT控制信号光电转换电路还包括光纤接收器U7和光纤发送器U6，光纤接收器U7的3端和U3光纤接收器的3端连接，2端接地，1端和光纤接收器U3的1端连接，光纤发送器U6的3端和光纤发送器U5的1端连接，光纤发送器U6的2端和光纤发送器U5的2端连接，IGBT驱动反馈信号光电转换电路还包括光纤接收器U13和光纤发送器U12，光纤接收器U13的3端和光纤接收器U9的3端连接，2端接地，1端和光纤接收器U9的1端连接，光纤发送器U12的3端和光纤发送器U11的1端连接，光纤发送器U12的2端和光纤发送器U11的2端连接，光纤接收器U7、光纤接收器U13为TT电子金属外壳的光纤接收器，光纤发送器U6、光纤发送器U12为TT电子金属外壳的光纤发送器；可满足3000马力轻混调车机车IGBT驱动反馈信号的采集。可以根据测试环境采用的光纤收发器类型焊接对应的光纤发收器，方便实现光电信号地采集与分析。
上述的一种多功能的光电信号采集装置，测试端子P2两端并联有抗干扰好的圆形示波器探头P5，测试端子P3两端并联有抗干扰好的圆形示波器探头P6；测试端子P9两端并联有抗干扰好的圆形示波器探头P12，测试端子P3两端并联有抗干扰好的圆形示波器探头P13。测试端子和示波器探头都可以和示波器连接，方便示波器的接线。
上述的一种多功能的光电信号采集装置，IGBT控制信号光电转换电路还包括测试端子P7、测试端子P8和测试端子P4；P7测试端子的2端和光纤接收器U3的1端连接，测试端子P7的1端和反向器U4的1端连接，通常情况下，P7端子的1端和2端采用短接片连接，保证驱动信号的正常传输，在出现故障时，需要进行驱动信号的分段采集时，去掉P7端子的1端和2端的短接片，便于采集从TCU传输过来的驱动信号，光纤接收器U3通过测试端子P7和反向器U4连接；测试端子P8的2端和反向器U4的6端连接，测试端子P8的1端和驱动器U2的2端连接，通常情况下，P8端子的1端和2端采用短接片连接，保证驱动信号的正常传输，在出现故障时，需要进行驱动信号的分段采集时，去掉P8端子的1端和2端的短接片，便于采集从U4传输过来的驱动信号，反向器U4通过测试端子P8和驱动器U2连接；测试端子P4的1端和驱动器U2的5端连接，测试端子P4的2端和驱动器U2的7端连接；IGBT驱动反馈信号光电转换电路包括测试端子P14、测试端子P15和测试端子P11；测试端子P14的2端和光纤接收器U9的1端连接，测试端子P14的1端和反向器U10的1端连接，通常情况下，P14端子的1端和2端采用短接片连接，保证反馈信号的正常传输，在出现故障时，需要进行反馈信号的分段采集时，去掉P14端子的1端和2端的短接片，便于采集从驱动板传输过来的反馈信号，光纤接收器U9通过测试端子P14和反向器U10连接；测试端子P15的2端和反向器U10的6端连接，测试端子P15的1端和驱动器U8的2端连接，通常情况下，P15端子的1端和2端采用短接片连接，保证反馈信号的正常传输，在出现故障时，需要进行反馈信号的分段采集时，去掉P15端子的1端和2端的短接片，便于采集从U10传输过来的反馈信号，反向器U10通过测试端子P15和驱动器U8连接；测试端子P11的1端和驱动器U8的5端连接，测试端子P11的2端和驱动器U8的7端连接。测试端子分布在转换电路的前端与后端，便于测试信号前端与后端的隔离，方便进行信号分段测试与分析。
上述的一种多功能的光电信号采集装置，若连接器P1的1端外接转换电路所需直流电源，则转换电路的直流电源直接由连接器P1提供，转换电路中和三端稳压器U1的3端连接的节点都直接和连接器P1的1端连接。
上述的一种多功能的光电信号采集装置，光纤接收器U3、 U7，光纤发送器U11、U12布置在电路板的左侧，光纤接收器U9、 U13，光纤发送器U5、U6布置在电路板的右侧，便于光信号的连接；电源连接器P1、测试端子P4和P11布置在电路板的上方，测试端子P2、P3、P9、P10 和示波器探头P5、P6、P12、P13分布在电路板的下方，便于电源的接入和信号的测试,测试端子P7、P8、P14、P15分布电路板中间，便于测试信号前端与后端的隔离，方便进行信号分段测试与分析。
本方案设计的多更能光电信号采集装置，可以方便地进行光电信号之间的转换，便于监控产品运行过程中光电信号，有利于产品故障原因的查找与分析；便于对光信号传输的控制信号、保护信号采集与分析，从而更好地完成光传输新产品的调试工作，提高调试和分析问题的效率，具有明显的经济和社会效益。
附图说明
图1为供电电源转换电路的原理图。
图2为IGBT驱动信号光电转换电路的原理图。
图3为IGBT状态反馈信号光电转换电路原理图。
图4为电路整体结构布局图。
具体实施方式
电路结构
本方案设计的光电信号采集装置适用于单个IGBT驱动控制信号和反馈信号光电转换电路，电路由供电电源转换电路、IGBT驱动信号光电转换电路以及IGBT状态反馈信号光电转换电路组成。当需要多路光电信号采集时，采用本方案设计的多个光电信号采集装置可以方便实现。
如图1所示，本装置供电电源既可以通过P1连接器的1/2端外接15V、24V电源及万用表常用电池9V电池供电，然后通过宽范围6.4V-36V的U1三端稳压器、C1支撑电容、C2-C3滤波电容输出稳定的高品质的光电转换收发器所需的5V电源，输入电源通过电阻R25和发光二极管D3可以显示输入供电电源的正常与否；还可以通过P1连接器3/2端外接+5V直流输入电源，直接给光电转换电路提供高品质的5V电源。
供电电源转换电路的具体电路连接关系为：连接器P1的2端接地，1端和三端稳压器U1的1端连接，三端稳压器U1的1端还通过第二十五电阻R25和第三发光二极管D3接地，1端还通过第二电容C2和2端连接，2端接地，3端通过第一电容C1和2端连接，第一电容C1两端还并联有第三电容C3，U1三端稳压器的3端输出5V直流电。
供电电源转换电路的另一种电路连接关系为：连接器P1的2端接地，3端外接+5V直流输入电源，供电电源转换电路不需要三端稳压器U1，连接器P1外接的+5V直流输入电源直接提供给IGBT控制信号光电转换电路和IGBT驱动反馈信号光电转换电路。
如图2所示，IGBT控制信号光电转换电路，由通用的U3安华高塑料光纤接收器或U7TT电子金属外壳的光纤接收器、U4反向器、U2高速双通道的驱动器、U5安华高塑料光纤发送器或U6 TT电子金属外壳的光纤发送器、D1指示灯、上拉电阻R2-R4、限流电阻R5-R12、滤波电容C4-C6、2芯测试端子P2/P3/P7/P8/P4、以及连接具有抗干扰好的圆形示波器探头P5/P6测试端子组成。该转换电路现将原有IGBT驱动光信号传输路径断开，将原有IGBT驱动光信号通过U3/U7光接收器接收，通过反相器U4保持驱动信号与原来一致，通过U2高速双通道的驱动器，确保原有信号不衰减，最后通过光纤发送器U5/U6将IGBT驱动光信号保持原水平回传原传输路径，通过电信号测试端子或连接器连接到示波器，这样就完成了驱动光信号的采集，便于进行数据分析和故障查找。
IGBT控制信号光电转换电路的具体电路连接关系为：光纤接收器U3的3端和三端稳压器U1的3端连接，光纤接收器U3的3端还通过第五电容器C5接地，2端接地，1端和P7测试端子的2端连接，光纤接收器U7的3端和U3光纤接收器的3端连接，2端接地，1端和光纤接收器U3的1端连接，测试端子P7的1端和反向器U4的1端连接，反向器U4的1端和3端连接，1端还通过第八电阻R8和2端连接，1端还通过第三电阻R3和三端稳压器U1的3端连接，反向器U4的2端接地，2端还通过第六电容C6和5端连接，5端和三端稳压器U1的3端连接，4端和6端连接，6端和测试端子P8的2端连接，测试端子P8的1端和驱动器U2的2端连接，驱动器U2的2端和4端连接，2端还通过第四电阻R4和三端稳压器U1的3端连接，2端还通过第十电阻R10接地，驱动器U2的3端接地，6端通过第二电阻R2和三端稳压器U1的3端连接，6端还通过第四电容C4接地，5端通过第十一电阻R11、第一发光二极管D1接地，7端和第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端通过第五电阻R5和光纤发送器U5的1端连接，光纤发送器U5的2端接地，第七电阻R7、第九电阻R9和第十二电阻R12并联在第五电阻R5两端，光纤发送器U6的3端和光纤发送器U5的1端连接，光纤发送器U6的2端和光纤发送器U5的2端连接，测试端子P4的1端和驱动器U2的5端连接，测试端子P4的2端和驱动器U2的7端连接；测试端子P2的2端和反向器U4的1端连接，测试端子P2的1端接地，具有抗干扰好的圆形示波器探头P5和测试端子P2并联，测试端子P3的2端和驱动器U2的2端连接，测试端子P3的1端接地，具有抗干扰好的圆形示波器探头P6和测试端子P3并联。
若连接器P1的1端外接+5V直流输入电源，则转换电路的直流电源直接由连接器P1提供，转换电路中和三端稳压器U1的3端连接的节点都直接和连接器P1的1端连接。
IGBT驱动反馈信号光电转换电路，由通用的U9安华高塑料光纤接收器或U13 TT电子金属外壳的光纤接收器、U10反向器、U8高速双通道的驱动器、U11安华高塑料光纤发送器或U12 TT电子金属外壳的光纤发送器、D2指示灯、上拉电阻R14-R16、限流电阻R17-R24、滤波电容C7-C9、2芯测试端子P9/P10/P14/P15/P11、以及连接示波器探头P12/P13测试端子组成。该转换电路现将原有IGBT驱动反馈光信号传输路径断开，将原有IGBT驱动反馈光信号通过U9/U13光接收器接收，通过反相器U10保持驱动信号与原来一致，通过U8高速双通道的驱动器，确保原有信号不衰减，最后通过光纤发送器U11/U12将IGBT驱动反馈光信号保持原水平回传原传输路径，通过电信号测试端子或连接器连接到示波器，这样就完成了驱动反馈光信号的采集，便于进行数据分析和故障查找。
IGBT驱动反馈信号光电转换电路的具体电路连接关系为：光纤接收器U9的3端和U1三端稳压器的3端连接，光纤接收器U9的3端还通过第八电容器C8接地，2端接地，1端和测试端子P14的2端连接，光纤接收器U13的3端和光纤接收器U9的3端连接，2端接地，1端和光纤接收器U9的1端连接，测试端子P14的1端和反向器的1端连接，反向器U10的1端和3端连接，1端还通过第二十电阻R20和2端连接，1端还通过第十五电阻R15和三端稳压器U1的3端连接，反向器U10的2端接地，2端还通过第九电容C9和5端连接，5端和三端稳压器U1的3端连接，4端和6端连接，6端和测试端子P15的2端连接，测试端子P15的1端和驱动器U8的2端连接，驱动器U8的2端和4端连接，2端还通过第十六电阻R16和三端稳压器U1的3端连接，2端还通过第二十二电阻R22接地，驱动器U8的3端接地，6端通过第十四电阻R14和三端稳压器U1的3端连接，6端还通过第七电容C7接地，5端通过第二十三电阻R23、第二发光二极管D2接地，7端和第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端通过第十七电阻R17和光纤发送器U11的1端连接，光纤发送器U11的2端接地，第十九电阻R19、第二十一电阻R21和第二十四电阻R24并联在第十七电阻R17两端，光纤发送器U12的3端和光纤发送器U11的1端连接，光纤发送器U12的2端和光纤发送器U11的2端连接，测试端子P11的1端和驱动器U8的5端连接，测试端子P11的2端和驱动器U8的7端连接；测试端子P9的2端和反向器U10的1端连接，测试端子P9的1端接地，具有抗干扰好的圆形示波器探头P12和测试端子P9并联，测试端子P10的2端和驱动器U8的2端连接，测试端子P10的1端接地，具有抗干扰好的圆形示波器探头P13和测试端子P3并联。
若连接器P1的1端外接+5V直流输入电源，则转换电路的直流电源直接由连接器P1提供，转换电路中和三端稳压器U1的3端连接的节点都直接和连接器P1的1端连接。
电路板通过设计合理的结构，PCB布置不同厂家的光信号发送接收器封装，电信号测试不同方式的连接端子，根据系统采用的光传输模式焊接不同封装的器件，满足多种方式光信号的采集。
具体实施例
按照上述方案设计制作了可应用于3000马力轻混调车机车的IGBT驱动控制信号、反馈信号的光电采集装置，电路整体结构布局如图4所示：
U3/U9/U7/U13光信号的接收器、U5/U11/U6/U12光信号的发送器布置在电路板的左右两侧，便于光信号的连接；P1电源连接器、P4和P11连接器布置在电路板的上方；2芯测试连接器P2/P3/P9/P10 和连接示波器测试端连接器P5/P6/P12/P13分布在电路板的下方，便于电源的接入和信号的测试, 2芯连接器P7/P8/P14/P15分布电路板中间，便于测试信号前端与后端的隔离，方便进行信号分段测试与分析。
IGBT控制信号光电转换电路将原有IGBT驱动光信号传输路径断开，原有IGBT驱动光信号通过U3或U7光接收器接收，通过反相器U4保持驱动信号与原来一致，通过U2高速双通道的驱动器，确保原有信号不衰减，最后通过光纤发送器U5或U6将IGBT驱动光信号保持原水平回传原传输路径，通过电信号测试端子或连接器连接到示波器，这样就完成了驱动光信号的采集，同时也保证原有IGBT驱动光信号免干扰、准确地传输到IGBT，保障系统的正常工作。
IGBT驱动反馈信号光电转换电路将原有IGBT驱动反馈光信号传输路径断开，原有IGBT驱动反馈光信号通过U9或U13光接收器接收，通过反相器U10保持驱动信号与原来一致，通过U8高速双通道的驱动器，确保原有信号不衰减，最后通过光纤发送器U11或U12将IGBT驱动反馈光信号保持原水平回传原传输路径，通过电信号测试端子或连接器连接到示波器，这样就完成了驱动反馈光信号的采集，同时也保证了IGBT状态光反馈信号准确无误的传送给TCU进行检测，保障系统的正常工作。
器件说明：
1）U3/U9安华高塑料光纤接收器（型号为HFBR-2522Z）
主要解决电压隔离问题,EMI/RFI抗扰度及数据安全性高。主要用于塑料光纤，数据速率为1MBd，波长650nm，工作电源电压5Vdc。
2）U7/U13 TT电子金属外壳的光纤接收器 （型号为OPF522）
OPF522光纤接收器是一种高性能的数据通信链路设备，用于光纤芯直径从50μm到200μm，且输入功率范围较宽，波长850nm。它是由光电二极管、偏置网络、直流放大器和开路集电极输出组成的单片光电集成电路晶体管，输出电路使该器件与TTL和CMOS逻辑兼容。
电源工作为5V，VCC端必须加旁路电容器滤波以确保最佳工作。
3）U5/U11 安华高塑料光纤发送器 （型号为HFBR-1522Z）
4）U6/U12 TT电子金属外壳的光纤发送器 （型号为OPF372A）
OPF372系列光纤发射机是为数据通信链路封装的高性能设备。这个发射器是一个850nm的砷化镓发光二极管，专门设计用于将光功率有效地发射到尺寸从直径为50/125μm至200/300μm的光纤。该产品的特点，包括高速和高效的耦合功率，使它成为一个理想的发射机集成所有类型的数据通信设备。该包装的机械设计适用于PC板或面板安装。装运时配有锁紧垫圈、防松螺母，螺钉，和一个防护防尘帽。
5）U4/U10 反向器 （型号为NC7WZ14EP6X）
超高速和低功率 CMOS 逻辑芯片，工作电压：1.65 至 5.5V。
6）U2/U8 高速双通道的驱动器 （型号为TC4427EOA）
双路MOSFET驱动器，低压侧非门反相驱动器，宽范围的4.5V-18V电源，1.5A峰值输出，封装为SOIC-8。在25ns内具有1000pF的高电容负载驱动能力，延迟时间与电源电压变化一致。
7）U1 宽范围6.4V-36V的三端稳压器
本方案从采集IGBT驱动和反馈光信号的需求出发，采用电池供电转换电路、驱动控制光电信号转换电路以及驱动反馈光电信号转换电路组成，解决了以下方面问题：
1）解决了IGBT驱动信号光传输过程中信号的采集与分析问题；
2）解决了IGBT反馈信号光传输过程中信号的采集与分析问题；
3）解决不同光纤收发器光信号采集与分析问题；
4）解决不同测试连接器数据采集于分析与问题；
5）解决光纤传输过程中信号采集于监控的可靠连接问题，保障信号采集过程中，不会对系统造成影响，系统可靠工作。

Claims (6)

1.一种多功能的光电信号采集装置，其特征在于：包括供电电源转换电路、IGBT驱动信号光电转换电路和IGBT状态反馈信号光电转换电路；
供电电源转换电路包括连接器P1和三端稳压器U1，连接器P1的2端接地，1端和三端稳压器U1的1端连接，三端稳压器U1的1端还通过第二十五电阻R25和第三发光二极管D3接地，1端还通过第二电容C2和2端连接，2端接地，3端通过第一电容C1和2端连接，第一电容C1两端还并联有第三电容C3，U1三端稳压器的3端输出转换电路所需直流电；
IGBT控制信号光电转换电路包括光纤接收器U3、反向器U4、驱动器U2和光纤发送器U5，光纤接收器U3的3端和三端稳压器U1的3端连接，光纤接收器U3的3端还通过第五电容器C5接地，2端接地，1端和反向器U4的1端连接，反向器U4的1端和3端连接，1端还通过第八电阻R8和2端连接，1端还通过第三电阻R3和三端稳压器U1的3端连接，反向器U4的2端接地，2端还通过第六电容C6和5端连接，5端和三端稳压器U1的3端连接，4端和6端连接，6端和驱动器U2的2端连接，驱动器U2的2端和4端连接，2端还通过第四电阻R4和三端稳压器U1的3端连接，2端还通过第十电阻R10接地，驱动器U2的3端接地，6端通过第二电阻R2和三端稳压器U1的3端连接，6端还通过第四电容C4接地，5端通过第十一电阻R11、第一发光二极管D1接地，7端和第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端通过第五电阻R5和光纤发送器U5的1端连接，光纤发送器U5的2端接地，第七电阻R7、第九电阻R9和第十二电阻R12并联在第五电阻R5两端；测试端子P2的2端和反向器U4的1端连接，测试端子P2的1端接地，测试端子P3的2端和驱动器U2的2端连接，测试端子P3的1端接地；
IGBT驱动反馈信号光电转换电路包括光纤接收器U9、反向器U10、驱动器U8和光纤发送器U11；光纤接收器U9的3端和U1三端稳压器的3端连接，光纤接收器U9的3端还通过第八电容器C8接地，2端接地，1端和反向器U10的1端连接，反向器U10的1端和3端连接，1端还通过第二十电阻R20和2端连接，1端还通过第十五电阻R15和三端稳压器U1的3端连接，反向器U10的2端接地，2端还通过第九电容C9和5端连接，5端和三端稳压器U1的3端连接，4端和6端连接，6端和驱动器U8的2端连接，驱动器U8的2端和4端连接，2端还通过第十六电阻R16和三端稳压器U1的3端连接，2端还通过第二十二电阻R22接地，驱动器U8的3端接地，6端通过第十四电阻R14和三端稳压器U1的3端连接，6端还通过第七电容C7接地，5端通过第二十三电阻R23、第二发光二极管D2接地，7端和第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端通过第十七电阻R17和光纤发送器U11的1端连接，光纤发送器U11的2端接地，第十九电阻R19、第二十一电阻R21和第二十四电阻R24并联在第十七电阻R17两端；测试端子P9的2端和反向器U10的1端连接，测试端子P9的1端接地，测试端子P10的2端和驱动器U8的2端连接，测试端子P10的1端接地。
2.根据权利要求1所述的一种多功能的光电信号采集装置，其特征在于：IGBT控制信号光电转换电路还包括光纤接收器U7和光纤发送器U6，光纤接收器U7的3端和U3光纤接收器的3端连接，2端接地，1端和光纤接收器U3的1端连接，光纤发送器U6的3端和光纤发送器U5的1端连接，光纤发送器U6的2端和光纤发送器U5的2端连接，IGBT驱动反馈信号光电转换电路还包括光纤接收器U13和光纤发送器U12，光纤接收器U13的3端和光纤接收器U9的3端连接，2端接地，1端和光纤接收器U9的1端连接，光纤发送器U12的3端和光纤发送器U11的1端连接，光纤发送器U12的2端和光纤发送器U11的2端连接，光纤接收器U7、光纤接收器U13为TT电子金属外壳的光纤接收器，光纤发送器U6、光纤发送器U12为TT电子金属外壳的光纤发送器。
3.根据权利要求2所述的一种多功能的光电信号采集装置，其特征在于：测试端子P2两端并联有具有抗干扰好的圆形示波器探头P5，测试端子P3两端并联有具有抗干扰好的圆形示波器探头P6；测试端子P9两端并联有具有抗干扰好的圆形示波器探头P12，测试端子P10两端并联有具有抗干扰好的圆形示波器探头P13。
4.根据权利要求3所述的一种多功能的光电信号采集装置，其特征在于：IGBT控制信号光电转换电路还包括测试端子P7、测试端子P8和测试端子P4；P7测试端子的2端和光纤接收器U3的1端连接，测试端子P7的1端和反向器U4的1端连接，光纤接收器U3通过测试端子P7和反向器U4连接；测试端子P8的2端和反向器U4的6端连接，测试端子P8的1端和驱动器U2的2端连接，反向器U4通过测试端子P8和驱动器U2连接；测试端子P4的1端和驱动器U2的5端连接，测试端子P4的2端和驱动器U2的7端连接；IGBT驱动反馈信号光电转换电路包括测试端子P14、测试端子P15和测试端子P11；测试端子P14的2端和光纤接收器U9的1端连接，测试端子P14的1端和反向器U10的1端连接，光纤接收器U9通过测试端子P14和反向器U10连接；测试端子P15的2端和反向器U10的6端连接，测试端子P15的1端和驱动器U8的2端连接，反向器U10通过测试端子P15和驱动器U8连接；测试端子P11的1端和驱动器U8的5端连接，测试端子P11的2端和驱动器U8的7端连接。
5.根据权利要求4所述的一种多功能的光电信号采集装置，其特征在于：若连接器P1的1端外接转换电路所需直流电源，则转换电路的直流电源直接由连接器P1提供，转换电路中和三端稳压器U1的3端连接的节点都直接和连接器P1的1端连接。
6. 根据权利要求5所述的一种多功能的光电信号采集装置，其特征在于：光纤接收器U3、 U7，光纤发送器U11、U12布置在电路板的左侧，光纤接收器U9、 U13，光纤发送器U5、U6布置在电路板的右侧，便于光信号的连接；电源连接器P1、测试端子P4和P11布置在电路板的上方，测试端子P2、P3、P9、P10 和示波器探头P5、P6、P12、P13分布在电路板的下方，便于电源的接入和信号的测试, 测试端子P7、P8、P14、P15分布电路板中间，便于测试信号前端与后端的隔离，方便进行信号分段测试与分析。
CN202011594123.4A 2020-12-29 2020-12-29 一种多功能的光电信号采集装置 Active CN112712689B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011594123.4A CN112712689B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种多功能的光电信号采集装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011594123.4A CN112712689B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种多功能的光电信号采集装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112712689A true CN112712689A (zh) 2021-04-27
CN112712689B CN112712689B (zh) 2022-06-14

Family

ID=75546275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011594123.4A Active CN112712689B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种多功能的光电信号采集装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112712689B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114280447A (zh) * 2021-11-18 2022-04-05 中车永济电机有限公司 用于轨道交通电力变流器脉冲信号测试装置及测试方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070189675A1 (en) * 2005-03-16 2007-08-16 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion apparatus
CN201369668Y (zh) * 2008-12-03 2009-12-23 天津华云自控股份有限公司 用光纤隔离驱动的igbt驱动电路
CN201479138U (zh) * 2009-07-22 2010-05-19 南京同步科技有限公司 双光纤通讯装置
CN101814728A (zh) * 2010-04-19 2010-08-25 南京航空航天大学 大功率igbt光纤驱动电路的故障保护复位控制系统及方法
CN101860182A (zh) * 2010-06-09 2010-10-13 永济新时速电机电器有限责任公司 集成多功能的igbt驱动电路模块
CN202364149U (zh) * 2011-12-14 2012-08-01 上海嘉翔自动化科技有限公司 一种光伏逆变器的电流转换单元控制板
CN102857081A (zh) * 2012-09-12 2013-01-02 洛阳升华感应加热有限公司 Igbt感应加热电源的逆变驱动电路
CN103138612A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 永济新时速电机电器有限责任公司 牵引逆变功率模块
US20130271271A1 (en) * 2008-11-19 2013-10-17 System General Corp. Receiving control circuit for a wall control interface with phase modulation and detection for power management
CN203416264U (zh) * 2013-07-26 2014-01-29 河南弘正电气科技有限公司 Igbt驱动信号快速光线传输装置
CN204408180U (zh) * 2015-02-11 2015-06-17 深圳市禾望电气股份有限公司 Igbt驱动电路
CN204462763U (zh) * 2015-04-02 2015-07-08 西安捷航电子科技有限公司 一种大功率igbt的驱动与保护装置
CN204886677U (zh) * 2015-08-29 2015-12-16 永济新时速电机电器有限责任公司 一种适用于列车高压igbt驱动装置
CN205544907U (zh) * 2016-03-21 2016-08-31 中国矿业大学 一种单管igbt驱动电路
CN206193134U (zh) * 2016-12-01 2017-05-24 西安开天铁路电气股份有限公司 一种机车牵引变流器用逻辑调试装置
US20170272158A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Ohio State Innovation Foundation Driver system with an optical power based isolated power supply
CN107276680A (zh) * 2017-07-16 2017-10-20 中车永济电机有限公司 多路光电光信号集成电路转换板
CN107317635A (zh) * 2017-07-17 2017-11-03 中车永济电机有限公司 多路电光信号集成电路转换板
CN111212500A (zh) * 2018-11-22 2020-05-29 广州市皓品信息科技有限公司 隔离式led光源控制电路
CN111951540A (zh) * 2020-08-13 2020-11-17 天水电气传动研究所集团有限公司 一种用于igbt驱动信号传输的光电转换装置
CN212183102U (zh) * 2020-06-03 2020-12-18 武汉泰沃滋信息技术有限公司 一种用于车道控制器的低压断路器

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070189675A1 (en) * 2005-03-16 2007-08-16 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion apparatus
US20130271271A1 (en) * 2008-11-19 2013-10-17 System General Corp. Receiving control circuit for a wall control interface with phase modulation and detection for power management
CN201369668Y (zh) * 2008-12-03 2009-12-23 天津华云自控股份有限公司 用光纤隔离驱动的igbt驱动电路
CN201479138U (zh) * 2009-07-22 2010-05-19 南京同步科技有限公司 双光纤通讯装置
CN101814728A (zh) * 2010-04-19 2010-08-25 南京航空航天大学 大功率igbt光纤驱动电路的故障保护复位控制系统及方法
CN101860182A (zh) * 2010-06-09 2010-10-13 永济新时速电机电器有限责任公司 集成多功能的igbt驱动电路模块
CN103138612A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 永济新时速电机电器有限责任公司 牵引逆变功率模块
CN202364149U (zh) * 2011-12-14 2012-08-01 上海嘉翔自动化科技有限公司 一种光伏逆变器的电流转换单元控制板
CN102857081A (zh) * 2012-09-12 2013-01-02 洛阳升华感应加热有限公司 Igbt感应加热电源的逆变驱动电路
CN203416264U (zh) * 2013-07-26 2014-01-29 河南弘正电气科技有限公司 Igbt驱动信号快速光线传输装置
CN204408180U (zh) * 2015-02-11 2015-06-17 深圳市禾望电气股份有限公司 Igbt驱动电路
CN204462763U (zh) * 2015-04-02 2015-07-08 西安捷航电子科技有限公司 一种大功率igbt的驱动与保护装置
CN204886677U (zh) * 2015-08-29 2015-12-16 永济新时速电机电器有限责任公司 一种适用于列车高压igbt驱动装置
US20170272158A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Ohio State Innovation Foundation Driver system with an optical power based isolated power supply
CN205544907U (zh) * 2016-03-21 2016-08-31 中国矿业大学 一种单管igbt驱动电路
CN206193134U (zh) * 2016-12-01 2017-05-24 西安开天铁路电气股份有限公司 一种机车牵引变流器用逻辑调试装置
CN107276680A (zh) * 2017-07-16 2017-10-20 中车永济电机有限公司 多路光电光信号集成电路转换板
CN107317635A (zh) * 2017-07-17 2017-11-03 中车永济电机有限公司 多路电光信号集成电路转换板
CN111212500A (zh) * 2018-11-22 2020-05-29 广州市皓品信息科技有限公司 隔离式led光源控制电路
CN212183102U (zh) * 2020-06-03 2020-12-18 武汉泰沃滋信息技术有限公司 一种用于车道控制器的低压断路器
CN111951540A (zh) * 2020-08-13 2020-11-17 天水电气传动研究所集团有限公司 一种用于igbt驱动信号传输的光电转换装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIUCHEN CHANG ET AL.: "Development of a series of optically isolated and fibre-optic coupled gate drivers for medium and high power IGBTs", 《LARGE ENGINEERING SYSTEMS CONFERENCE ON POWER ENGINEERING》 *
王雷 等: "基于1SC0450V的6500V等级IGBT驱动保护电路设计及应用", 《机车电传动》 *
魏培华 等: "IGBT智能化驱动电路设计", 《机车车辆工艺》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114280447A (zh) * 2021-11-18 2022-04-05 中车永济电机有限公司 用于轨道交通电力变流器脉冲信号测试装置及测试方法
CN114280447B (zh) * 2021-11-18 2023-12-19 中车永济电机有限公司 用于轨道交通电力变流器脉冲信号测试装置及测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112712689B (zh) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201707588U (zh) 一种基于1553b总线的控制系统综合控制器
CN108365888A (zh) 测试光模块性能的装置
CN112712689B (zh) 一种多功能的光电信号采集装置
CN202189170U (zh) 一种低成本的插拔式光模块
CN201504193U (zh) 基于光纤供电与信号传输的信号变送装置
CN203657820U (zh) 一种增量式编码器输出信号的调理电路
CN111951540A (zh) 一种用于igbt驱动信号传输的光电转换装置
CN209467012U (zh) 一种电动汽车充电集群系统
CN103759747B (zh) 基于单芯双向技术的电机绝对位置检测装置和方法
CN117335886A (zh) 一种兼容性onu设备与pon网络系统
CN201584592U (zh) 电口小型可插拔电连接模块
CN215871167U (zh) 一种igbt驱动控制隔离和电源隔离电路
CN102306444B (zh) 一种m-bus主站接收电路及数据接收方法
CN221240359U (zh) 一种铁路辅助电源箱内单机通讯的can转光纤电路
CN2766461Y (zh) 信息传输系统的光电收发器
CN203732079U (zh) 基于单芯双向技术的电机绝对位置检测装置
CN216490538U (zh) 一种充电桩通讯控制电路
CN218581661U (zh) 适用于矿井下微震动信号采集的数据同步模块
CN218298253U (zh) 一种车载籽棉回潮率在线自动检测装置
CN106506067B (zh) 智能光纤配线装置
CN214125293U (zh) 用于光纤通信的通信装置及包括其的变频一体机系统
CN218937568U (zh) 一种监控激光器能量的采样电路
CN210015177U (zh) 一种合并单元测试装置
CN217590813U (zh) 一种9针单纤双向的低速调制光模块
CN212694265U (zh) 一种基于can总线的割草车控制器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant