CN113037060A

CN113037060A - 一种驱动装置

Info

Publication number: CN113037060A
Application number: CN202110236081.5A
Authority: CN
Inventors: 李华康; 柴晓光; 宁圃奇
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2021-06-25

Abstract

本发明公开了一种驱动装置，包括：控制终端根据用户输入的脉冲信息，生成对应的脉冲生成信号；脉冲发生器通过无线通信方式与控制终端连接，根据脉冲生成信号切换至对应的工作模式，生成对应脉冲类型的脉冲信号；驱动电路对所述脉冲信号进行电平转换得到驱动信号；隔离电源实现外接电源与脉冲发生器、驱动电路之间的强弱电隔离，及为所述脉冲发生器及驱动电路供电。本发明中用户通过控制终端将脉冲信息，以无线通信方式发至脉冲发生器，脉冲发送器依据脉冲信息切换至对应的工作模式生成对应的脉冲信号，驱动电路对脉冲信号电平转换得到驱动信号，从而实现无需修改及烧写脉冲发生器内置的程序，即可得到需要的脉冲信号，实验周期，操作方便且安全。

Description

一种驱动装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种驱动装置。

背景技术

驱动装置的基本任务是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号，以保证器件按要求可靠导通或关断。目前，得到控制信号的方式主要有三种：一种是利用信号发生器得到；一种是利用DSP等可编程控制器编程得到；另一种是通过555定时器等基本数字电路硬件搭建的电路实现。但是信号发生器的可定制化程度低，体积较大，不具备完全输出需要的控制信号的能力；利用可编程控制器得到双脉冲的方法则需要通过编程来实现控制信号输出及脉宽调节，技术复杂不利于推广；且每次调节脉宽均得修改代码并重新烧写，极为不便；同时需要电脑作为上位机，在没有电脑或不方便携带电脑的场景下就无法进行实验。通过基本数字电路实现的脉宽可调的控制信号发生器，其调节脉宽时不能准确知道旋钮此时对应的输出脉宽，需要不停地触发输出用示波器捕捉来获取脉冲宽度，调节效率非常低；同时调节和触发操作都要实验人员手动完成，而实验常常要用到几百伏的电压，如果强电隔离不当则难以保障安全。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的双脉冲发生器中，由于每次调节脉宽均得修改代码并重新烧写所带来的不便，以及不方便携带的缺陷，从而提供一种驱动装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种驱动装置，包括：控制终端、脉冲发生器、驱动电路及隔离电源，其中，控制终端，用于根据用户输入的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间，生成对应的脉冲生成信号；脉冲发生器，其输入端通过无线通信方式与控制终端连接，用于根据脉冲生成信号，切换至对应的工作模式，生成对应脉冲类型的脉冲信号；驱动电路，其与脉冲发生器的输出端连接，用于对脉冲信号进行电平转换，得到驱动信号；隔离电源，与外接电源连接，用于实现外接电源与脉冲发生器、驱动电路之间的强弱电隔离，及为脉冲发生器及驱动电路供电。

在一实施例中，脉冲类型包括：单个双脉冲信号、单个单脉冲信号、周期重复双脉冲信号及周期重复单脉冲信号。

在一实施例中，脉冲发生器包括：无线通信模块及脉冲发生模块，其中，无线通信模块，用于实现脉冲发生模块与控制终端之间的通信；脉冲发生模块，用于根据控制终端发送的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间，切换至对应的工作模式，生成对应的脉冲信号；无线通信模块及脉冲发生模块集成于同一芯片中。

在一实施例中，驱动装置还包括：缓冲电路，其连接于脉冲发生器及驱动电路之间，用于对脉冲信号进行缓冲及放大。

在一实施例中，缓冲电路包括：运算放大器、第一电阻、第一开关管及第二开关管，其中，第一开关管的第一端与第二开关管的第一端均与隔离电源连接，第一开关管的第二端与第二开关管的第二端连接，且均通过第一电阻接地，第一开关管的第二端与第二开关管的第二端均用于输出脉冲信号；运算放大器的正相输入端与脉冲发生器的输出端连接，其反相输入端分别与第一开关管的第二端、第二开关管的第二端连接，其输出端分别与第一开关管的控制端、与第二开关管的控制端连接。

在一实施例中，驱动电路包括：驱动芯片及其外围电路，其中，驱动芯片用于对脉冲信号进行电平转换，得到驱动信号。

在一实施例中，隔离电源包括：电源转换芯片、第一电容、第二电容及第三电容，其中，电源转换芯片的第一输入端分别与第一电容的第一端及外接电源连接，其第二输入端与第一电容的第二端均接地，其第一输出端与第二电容的第一端连接，其第二输出端分别与第二电容的第二端及第三电容的第一端连接，其第三输出端与第三电容的第二端连接；电源转换芯片的第一输出端及第三输出端输出供电电压。

在一实施例中，控制终端包括：显示模块及输入模块，其中，用户通过输入模块输入低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间；显示模块用于显示用户输入的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的驱动装置，用户通过控制终端将脉冲宽度、脉冲类型及脉冲触发时间等信息，以无线通信方式发送至脉冲发生器，脉冲发送器依据接收的信息，切换至对应的工作模式，生成对应的脉冲信号，驱动电路对脉冲信号进行电平转换得到驱动信号，从而实现无需修改及烧写脉冲发生器内置的程序，即可得到需要的脉冲信号，操作方便且驱动装置适应于多种不同的实验场景。

2.本发明提供的驱动装置，脉冲发生器中的无线通信模块及脉冲发生模块集成于同一芯片中，控制终端通过无线通信方式与无线通信模块进行信息交流，实现用户远程和显示模块的控制，无需反复手动调节旋钮，大大缩短实验周期，且无需用户靠近几百伏特主电路和电源，操作安全；本发明提供的驱动装置，脉冲发生器硬件只需要一颗支持无线功能的微机芯片，成本低廉，便于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的驱动装置的一个具体示例的示意图；

图2为本发明实施例提供的驱动装置的另一个具体示例的示意图；

图3为本发明实施例提供的驱动装置的另一个具体示例的示意图；

图4为本发明实施例提供的缓冲电路的具体电路结构图；

图5为本发明实施例提供的驱动电路的具体电路结构图；

图6为本发明实施例提供的隔离电源的具体电路结构图；

图7为本发明实施例提供的显示模块的一个具体示例的示意图；

图8为本发明实施例提供的生成单个双脉冲信号的流程图；

图9为本发明实施例提供的单个双脉冲信号与其程序逻辑图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本发明实施例提供一种驱动装置，应用于，如图1所示，包括：控制终端1、脉冲发生器2、驱动电路3及隔离电源4。

本发明实施例的控制终端1，用于根据用户输入的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间，生成对应的脉冲生成信号。

具体地，用户通过控制终端1可以选择输出脉冲信号的类型，比如：单个双脉冲信号、单个单脉冲信号、周期重复双脉冲信号及周期重复单脉冲信号，此外，用户可以设置脉冲信号中的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间，以得到需要的脉冲信号。控制终端1以及上述信息，得到对应的脉冲生成信号，并通过无线通信的方式发送至脉冲发生器2。

如图1所示，本发明实施例的脉冲发生器2，其输入端通过无线通信方式与控制终端1连接，用于根据脉冲生成信号，切换至对应的工作模式，生成对应脉冲类型的脉冲信号。

具体地，脉冲发生器2内置生成脉冲信号的程序，该程序将控制终端1发送的脉冲生成信号所包含的脉冲信息作为程序的输入，根据脉冲信息，切换至对应的切换至对应的工作模式，生成对应的脉冲信号，从而无需再次烧写需要生成的脉冲信号对应的程序，大大缩短实验周期，其中，工作模式包括：单个单脉冲工作模式、周期重复单脉冲工作模式、单个双脉冲工作模式及周期重复双脉冲工作模式。

如图1所示，本发明实施例的驱动电路3，其与脉冲发生器2的输出端连接，用于对脉冲信号进行电平转换，得到驱动信号。

如图1所示，本发明实施例的隔离电源4，与外接电源连接，用于实现外接电源与脉冲发生器2、驱动电路3之间的强弱电隔离，及为脉冲发生器2及驱动电路3供电。

本发明实施例提供的驱动装置，用户通过控制终端将脉冲宽度、脉冲类型及脉冲触发时间等信息，以无线通信方式发送至脉冲发生器，脉冲发送器依据接收的信息，切换至对应的工作模式，生成对应的脉冲信号，驱动电路对脉冲信号进行电平转换得到驱动信号，从而实现无需修改及烧写脉冲发生器内置的程序，即可得到需要的脉冲信号，使得驱动装置适应于多种不同的实验场景。

在一具体实施例中，如图2所示，脉冲发生器2包括：无线通信模块21及脉冲发生模块22。

本发明实施例的无线通信模块21，用于实现脉冲发生模块22与控制终端1之间的通信；脉冲发生模块22，用于根据控制终端1发送的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间，切换至对应的工作模式，生成对应的脉冲信号。

本发明实施例的无线通信模块21及脉冲发生模块22集成于同一芯片中，即无线通信模块21包括接收脉冲生成信号的程序，脉冲发生模块22包括生成脉冲信号的程序，脉冲生成信号的程序及生成脉冲信号的程序均保存在无线芯片中，控制程序读取生成脉冲信号所包含的脉冲信息(例如：低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间等)，然后自动执行程序，生成对应的脉冲信号。

在一具体实施例中，如图3所示，驱动装置还包括：缓冲电路5，其连接于脉冲发生器2及驱动电路3之间，用于对脉冲信号进行缓冲及放大。

如图4所示，缓冲电路5包括：运算放大器U1A、第一电阻R1、第一开关管Q1及第二开关管Q2，其中，第一开关管Q1的第一端与第二开关管Q2的第一端均与隔离电源4连接，第一开关管Q1的第二端与第二开关管Q2的第二端连接，且均通过第一电阻R1接地，第一开关管Q1的第二端与第二开关管Q2的第二端均用于输出脉冲信号；运算放大器U1A的正相输入端与脉冲发生器2的输出端连接，其反相输入端分别与第一开关管Q1的第二端、第二开关管Q2的第二端连接，其输出端分别与第一开关管Q1的控制端、与第二开关管Q2的控制端连接。

在一具体实施例中，如图5所示，驱动电路3包括：驱动芯片U2及其外围电路，其中，驱动芯片U2用于对脉冲信号进行电平转换，得到驱动信号U_GATE，图5中，驱动芯片U2的第7引脚接收脉冲信号。

在一具体实施例中，如图6所示，隔离电源4包括：电源转换芯片U3、第一电容C1、第二电容C3及第三电容C5，其中，电源转换芯片U3的第一输入端分别与第一电容C1的第一端及外接电源连接，其第二输入端与第一电容C1的第二端均接地，其第一输出端与第二电容C3的第一端连接，其第二输出端分别与第二电容C3的第二端及第三电容C5的第一端连接，其第三输出端与第三电容C5的第二端连接；电源转换芯片U3的第一输出端及第三输出端输出供电电压。

需要说明的是，外接电源的输出电压不仅限于图6中的+24V，隔离电源4的输出电压不仅限于+15V、-8V，具体电压等级按实际需要设定。

在一具体实施例中，控制终端1包括：显示模块及输入模块，其中，用户通过输入模块输入低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间；显示模块用于显示用户输入的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间。

本发明实施例的驱动装置可以应用于对开关器件进行双脉冲测试实验中，其中，显示模块的人机交互界面可以设置为如图7所示的界面，图中T1为第一个脉冲的时间，T3为第二个脉冲的时间，T2为第一个脉冲与第二个脉冲的时间间隔，T为脉冲信号周期，当用户选定“双脉冲”及“单个信号”，并输入T1、T2、T3信息后，依次点击“提交”、“开始”，则脉冲发生模块22通过无线通信模块21读取用户输入的信息，并执行相应的程序，输出单个双脉冲信号，其中，程序流程图如图8，单个双脉冲信号与程序逻辑对应关系如图9所示，在获得从控制终端1传来的脉冲生成信号后，首先初始化输出低电平；略微延时后开始进入计时，同时输出高电位，计时时间T1后，完成第一个脉冲；完成第一个脉冲的同时将输出置为低电位，并重新开始计时，计时到T2结束两个脉冲的间隔时间；间隔结束的同时将输出置为高电位，并重新开始计时，计时到T3完成第二个脉冲；完成第二个脉冲的同时输出置为低电位，双脉冲信号发生完成。

需要说明的是图8及图9所示的方法，仅用于举例，但并不以此为限制，当需要输出其它脉冲类型的脉冲信号时，脉冲发生模块22仅需要切换模式，调取对应程序，然后依照用户输入的信息，生成对应的脉冲信号。

本发明实施例提供的驱动装置，脉冲发生器中的无线通信模块及脉冲发生模块集成于同一芯片中，控制终端通过无线通信方式与无线通信模块进行信息交流，实现用户远程和显示模块的控制，无需反复手动调节旋钮，大大缩短实验周期，且无需用户靠近几百伏特主电路和电源，操作安全；本发明提供的驱动装置，脉冲发生器硬件只需要一颗支持无线功能的微机芯片，成本低廉，便于推广。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种驱动装置，其特征在于，包括：控制终端、脉冲发生器、驱动电路及隔离电源，其中，

控制终端，用于根据用户输入的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间，生成对应的脉冲生成信号；

脉冲发生器，其输入端通过无线通信方式与控制终端连接，用于根据脉冲生成信号，切换至对应的工作模式，生成对应脉冲类型的脉冲信号；

驱动电路，其与所述脉冲发生器的输出端连接，用于对所述脉冲信号进行电平转换，得到驱动信号；

隔离电源，与外接电源连接，用于实现外接电源与脉冲发生器、驱动电路之间的强弱电隔离，及为所述脉冲发生器及驱动电路供电。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述脉冲类型包括：单个双脉冲信号、单个单脉冲信号、周期重复双脉冲信号及周期重复单脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述脉冲发生器包括：无线通信模块及脉冲发生模块，其中，

无线通信模块，用于实现所述脉冲发生模块与控制终端之间的通信；

脉冲发生模块，用于根据控制终端发送的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间，切换至对应的工作模式，生成对应的脉冲信号；

所述无线通信模块及所述脉冲发生模块集成于同一芯片中。

4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，还包括：

缓冲电路，其连接于所述脉冲发生器及驱动电路之间，用于对所述脉冲信号进行缓冲及放大。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述缓冲电路包括：运算放大器、第一电阻、第一开关管及第二开关管，其中，

所述第一开关管的第一端与所述第二开关管的第一端均与隔离电源连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端连接，且均通过第一电阻接地，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端均用于输出脉冲信号；

运算放大器的正相输入端与所述脉冲发生器的输出端连接，其反相输入端分别与所述第一开关管的第二端、所述第二开关管的第二端连接，其输出端分别与所述第一开关管的控制端、与所述第二开关管的控制端连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动电路包括：驱动芯片及其外围电路，其中，所述驱动芯片用于对所述脉冲信号进行电平转换，得到驱动信号。

7.根据权利要求1-5任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述隔离电源包括：电源转换芯片、第一电容、第二电容及第三电容，其中，

所述电源转换芯片的第一输入端分别与所述第一电容的第一端及外接电源连接，其第二输入端与所述第一电容的第二端均接地，其第一输出端与所述第二电容的第一端连接，其第二输出端分别与第二电容的第二端及第三电容的第一端连接，其第三输出端与所述第三电容的第二端连接；

所述电源转换芯片的第一输出端及第三输出端输出供电电压。

8.根据权利要求1-5任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述控制终端包括：显示模块及输入模块，其中，

用户通过输入模块输入低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间；

显示模块用于显示用户输入的低电平脉冲宽度、高电平脉冲宽度、脉冲类型、脉冲触发时间。