[发明专利]紧凑型PWM光纤转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤转换器，具体的说，涉及一种应用于高速动车组和城市轨道列车中IGBT驱动的光纤转换器。

背景技术

光纤具有传输频带宽、速率高、传输损耗低、传输距离远、抗雷电和电磁的干扰性能好、传输误码率低、可靠性高、体积小、重量轻等特点，在通信中有广泛应用。目前在高速动车组列车和城市轨道列车中，IGBT功率模块的驱动大多也采用了光纤传输形式，其基本模式包括PWM发生器、PWM光电转换器、光纤传输、IGBT驱动器，如图1所示，但光电转换部分集成度不高，PWM信号在传输过程中由于干扰等因素易造成IGBT误导通，IGBT故障率高。

发明内容

本发明针对现有高速列车和城市轨道列车中应用的光纤转换器存在的上述不足，提供了一种紧凑型PWM光纤转换器，该光纤转换器可实现PWM电平信号和光信号之间相互转化，改变PWM信号传输过程中由于干扰等因素造成的IGBT误导通，降低IGBT的故障率，同时还可以提供两路电源输出。

本发明的技术方案是：一种紧凑型PWM光纤转换器，该光纤转换器包括壳体和安装在壳体内部的电路板和电源模块，电路板上设置有电源转化电路、PWM电平转换电路、PWM转换电路和PWM反馈转换电路，其中，电源转化电路的输入端与电源模块连接，并将DC110V电压输入转换为DC15V电压输出、或者将DC15V输入电压转换为DC12V电压输出；PWM电平转换电路将DC±15V电平信号转换为逻辑电平信号，并由PWM转换电路将经PWM电平转换电路转换后的逻辑电平信号转换为光信号；PWM反馈转换电路将IGBT驱动板反馈的光信号转换为电平信号。

优选的是，电源转化电路输出两路电源，一路为驱动电源输出，输出电压为DC15V，输出功率为100W，一路为速度传感器电源输出，输出电压为DC12V，输出功率为3W。

优选的是，电源转化电路包括电源转换模块和用于保护电路的EMC电磁兼容保护模块，其中，EMC电磁兼容保护模块包含过流保护电路、过压保护电路、短路保护电路、EMI滤波电路、浪涌脉冲抑制电路、滤波电路和输出滤波电路。

优选的是，PWM电平转换电路的电路输入端口采用安规电容和TVS进行电磁兼容保护，并通过电阻R3、电阻R4、电容C2和电容C6充放电时间设定信号滤波和死区时间；且同一桥臂的上下两个IGBT采用导通互锁连接，即上下两个IGBT每次只能有一个处于导通状态，另一个处于关断状态。

优选的是，PWM电平转换电路中还包含用于信号隔离保护的高速隔离光耦U2。

优选的是，DC±15V电平信号为高电平+15V、低电平一15V、信号频率为1kHz-1.8kHz的电平信号

优选的是，PWM转换电路可将经PWM电平转换电路转换后的逻辑电平信号转化为≤5MBd的光波信号。

优选的是，经PWM反馈转换电路转换后的电平信号，其高电平为+15V，低电平为0V。

优选的是，电源模块和壳体底部采用铝合金垫块连接。

优选的是，壳体为由铝合金制成的外壳，壳体的四周设置有长方形的通孔，。

本发明的有益效果是：本发明采用模块化设计，通过PWM电平转换电路、PWM转换电路完成PWM电平信号转化为光信号，并通过PWM反馈转换电路经光信号转化为PWM电平信号，实现了PWM电平信号和光信号之间的相互转化，且同一桥臂的上下两个IGBT采用导通互锁连接，有效地防止了同一桥臂同时导通的情况，改变了PWM信号传输过程中由于干扰等因素造成的IGBT误导通，降低IGBT的故障率；且电源转化电路可同时提供两路电源输出。本发明壳体为由铝合金制成的外壳，壳体的四周设置有长方形的通孔，保证了内部电路板和电源模块的散热，且电源模块与壳体底部采用铝合金垫块连接，保证电源的散热面积，提高了光纤转换器的可靠性。本发明配合牵引控制器和辅助控制器，可实现IGBT的脉冲驱动和状态反馈监控。

附图说明

附图1为本发明具体实施例电源转化电路的结构框图。

附图2为本发明具体实施例PWM电平转换电路的电路图。

附图3为本发明具体实施例光电转换电路的电路图。

附图4为本发明具体实施例PWM反馈转换电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。