一種兩電平功率模塊的接口板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種兩電平功率模塊的接口板，用于連接兩電平功率模塊和外接控制板，包括上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器、下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器、光電轉(zhuǎn)換電路和25針D-SUB插座，所述上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器分別經(jīng)光纖與外接控制板相連，用于接收外接控制板輸出的光信號(hào)，并發(fā)送至光電轉(zhuǎn)換電路；所述光電轉(zhuǎn)換電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于將外接控制板輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成24V電信號(hào)并發(fā)送至兩電平功率模塊，以驅(qū)動(dòng)所述兩電平功率模塊。本實(shí)用新型所述兩電平功率模塊能夠?qū)崿F(xiàn)SKiiP3到SKiiP4應(yīng)用的平滑過(guò)渡。
【專利說(shuō)明】—種兩電平功率模塊的接口板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓大功率【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種兩電平功率模塊的接口板。

【背景技術(shù)】
[0002]在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源領(lǐng)域，以及機(jī)車牽引、軌道交通等工業(yè)驅(qū)動(dòng)方面的高壓大功率【技術(shù)領(lǐng)域】，出現(xiàn)了一種將IGBT、柵極驅(qū)動(dòng)電路及各種保護(hù)電路有效整合在一起的智能功率模塊(IPM, Intelligent Power Module),相比傳統(tǒng)的IGBT功率模塊，IPM的體積與重量進(jìn)一步減小，集成度與穩(wěn)定性卻進(jìn)一步提高。賽米控公司最先將各種技術(shù)融合，相繼推出了 SKiiP3 / 4系列高壓大功率IPM，將散熱器、電力電子器件、柵極驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路集成一體，代表了高壓大功率IPM封裝技術(shù)發(fā)展的方向。
[0003]其中，SKi?Ρ3系列IPM通過(guò)光纖板與外接控制板相連接，以使得SKiiP3系列IPM的信號(hào)和外接控制板的信號(hào)實(shí)現(xiàn)完全的電氣隔離。由于SKiiP3系列IPM和外接控制板是電氣隔離的，可分別采用獨(dú)立的電源系統(tǒng)，因而不會(huì)出現(xiàn)環(huán)路等問(wèn)題。
[0004]SKi?Ρ4系列IPM是SKiiP3系列IPM的升級(jí)產(chǎn)品，與SKiiP3系列IPM不同的是，SKi?Ρ4系列IPM不是通過(guò)光纖板，而是通過(guò)其上設(shè)置的25針D-SUB插頭(公頭)直接與外接控制板相連接，也就是說(shuō)，賽米控廠家并沒(méi)有針對(duì)SKiiP4系列IPM設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的光纖板，且現(xiàn)有應(yīng)用于SKi iP3系列IPM的光纖板又無(wú)法直接應(yīng)用于SKi iP4系列IPM，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)SKi?Ρ3到SKiiP4應(yīng)用的平滑過(guò)渡。這給使用SKiiP3系列IPM的系統(tǒng)提出了難題，因?yàn)槠錈o(wú)法兼容SKiiP4系列IPM，導(dǎo)致其應(yīng)用受限。同時(shí)，SKi?Ρ4系列IPM的內(nèi)部雖然集成有電流傳感器，但沒(méi)有設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的采集接口來(lái)采集SKiiP4系列IPM內(nèi)部的電流值，并發(fā)送至外接控制板，因此不利于產(chǎn)品在實(shí)際工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種兩電平功率模塊的接口板，能夠?qū)崿F(xiàn)SKiiP3到SKiiP4應(yīng)用的平滑過(guò)渡。
[0006]解決本實(shí)用新型技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案:
[0007]所述兩電平功率模塊的接口板用于連接兩電平功率模塊和外接控制板，其包括上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器、下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器、光電轉(zhuǎn)換電路和25針D-SUB插座，
[0008]所述上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器分別經(jīng)光纖與外接控制板相連，用于接收外接控制板輸出的光信號(hào)，并發(fā)送至光電轉(zhuǎn)換電路；
[0009]所述光電轉(zhuǎn)換電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于將外接控制板輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成24V電信號(hào)并發(fā)送至兩電平功率模塊，以驅(qū)動(dòng)所述兩電平功率模塊。
[0010]優(yōu)選地，還包括24V供電連接器和電源控制電路，
[0011]所述24V供電連接器與外接隔離的24V電源相連，用于引入所述24V電源；
[0012]所述電源控制電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于對(duì)24V供電連接器引入的24V電源進(jìn)行濾波、穩(wěn)壓和儲(chǔ)能處理，并將處理后的24V電源提供給所述兩電平功率模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述電源控制電路還分別與上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器相連，用于將24V供電連接器引入的24V電源調(diào)制為5V電源，并提供給上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器。
[0014]優(yōu)選地，還包括故障信號(hào)光纖發(fā)送器和故障處理電路，
[0015]所述故障處理電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于獲取所述兩電平功率模塊的故障信號(hào)，并發(fā)送至光電轉(zhuǎn)換電路；
[0016]所述光電轉(zhuǎn)換電路還用于將所述故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并發(fā)送至故障信號(hào)光纖發(fā)送器；
[0017]所述故障信號(hào)光纖發(fā)送器經(jīng)光纖與外接控制板相連，用于將所述故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成的光信號(hào)發(fā)送至外接控制板；
[0018]所述電源控制電路還用于將所述處理后的24V電源提供給故障信號(hào)光纖發(fā)送器。
[0019]優(yōu)選地，還包括電流采集電路和電流采集連接器，所述兩電平功率模塊內(nèi)部集成有電流傳感器，
[0020]所述電流采集電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于采集所述兩電平功率模塊內(nèi)的電流傳感器輸出的電流值，轉(zhuǎn)化為成比例的電壓值；
[0021 ] 所述電流采集連接器與外接控制板相連，用于將電流采集電路轉(zhuǎn)化的所述電壓值發(fā)送至外接控制板。
[0022]優(yōu)選地，所述電流采集連接器經(jīng)屏蔽線纜與外接控制板相連。
[0023]優(yōu)選地，所述電流采集電路采用差分采樣電路。
[0024]優(yōu)選地，所述外接控制板輸出的光信號(hào)是經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制的光信號(hào)，所述光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成的24V電信號(hào)是24V的PWM脈沖電信號(hào)。
[0025]優(yōu)選地，所述25針D-SUB插座設(shè)置在所述接口板的背面。
[0026]有益效果:
[0027]I)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)SKiiP3到SKiiP4應(yīng)用的平滑過(guò)渡的缺陷，提出了本實(shí)用新型所述接口板，其能夠分別與外接控制板、SKiiP4系列IPM(即兩電平功率模塊)相連，使得采用SKiiP3系列IPM的系統(tǒng)通過(guò)所述接口板可順利升級(jí)為采用SKiiP4系列IPM的系統(tǒng)，為產(chǎn)品的快速升級(jí)提供強(qiáng)有力的支撐；
[0028]2)由于本實(shí)用新型所述接口板分別與外接控制板、SKiiP4系列IPM相連，能夠經(jīng)光纖接收外接控制板的輸出信號(hào)，并發(fā)送至SKiiP4系列IPM，也能夠經(jīng)光纖向外接控制板發(fā)送SKiiP4系列IPM的輸出信號(hào)，使得SKiiP4系列IPM的信號(hào)與外接控制板的信號(hào)實(shí)現(xiàn)完全電氣隔離，尤其當(dāng)外接控制板的輸出信號(hào)為經(jīng)PWM調(diào)制的光信號(hào)時(shí)，使得該P(yáng)WM信號(hào)避免受到干擾，且光纖也可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸；
[0029]3)在三相交流系統(tǒng)中，應(yīng)用在交流側(cè)的用于電流采樣的電流傳感器一般需要3個(gè)，且現(xiàn)有的高精度電流傳感器的價(jià)格比較昂貴，雖然現(xiàn)有的SKiiP4系列IPM內(nèi)部集成有電流傳感器，但并沒(méi)有設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的采集接口來(lái)采集SKiiP4系列IPM內(nèi)部的電流值，并發(fā)送至外接控制板，針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型所述接口板上集成有電流采集電路，能夠經(jīng)25針D-SUB插座采集SKiiP4系列IPM內(nèi)集成的電流傳感器輸出的電流值，并轉(zhuǎn)化為成比例的電壓值，然后經(jīng)所述接口板上設(shè)置的電流采集連接器發(fā)送至外接控制板，從而能夠節(jié)省外部的電流傳感器，降低了產(chǎn)品成本，也提高了系統(tǒng)的集成度。
[0030]4)本實(shí)用新型所述接口板的背面設(shè)置有25針D-SUB插座(母頭)，其能夠與SKi ?Ρ4系列IPM上的25針D-SUB插頭(公頭)對(duì)接，并利用所述插座及接口板上對(duì)應(yīng)位置處的固定孔，通過(guò)螺絲實(shí)現(xiàn)與所述插頭的緊固，從而提高系統(tǒng)的集成度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例中所述接口板的正面布局示意圖；
[0032]圖2為圖1的立體簡(jiǎn)圖。
[0033]圖中:1_24V供電連接器；2_上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器；3_故障信號(hào)光纖發(fā)送器；4-下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器；5_電流采集連接器；6_電源控制電路；7_光電轉(zhuǎn)換電路；8_故障處理電路；9-電流采集電路；10-25針D-SUB插座。

【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0035]本實(shí)施例提供一種兩電平功率模塊的接口板，用于連接兩電平功率模塊和外接控制板。在本實(shí)施例中，所述兩電平功率模塊采用SKiiP4系列IPM(Intelligent PowerModule,智能功率模塊)。但應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是,本實(shí)用新型所述接口板不僅適用于SKiiP4系列IPM,還適用于其它具有半橋結(jié)構(gòu)的兩電平功率模塊。
[0036]如圖1、2所示，所述接口板包括上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器2、下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器
4、光電轉(zhuǎn)換電路7和25針D-SUB插座10。其中，所述25針D-SUB插座10設(shè)置(例如焊接)在接口板的背面，而其他器件均設(shè)置(例如焊接)在接口板的正面，且所述25針D-SUB插座10及接口板上的相應(yīng)位置處設(shè)置有兩個(gè)固定孔。所述接口板上的25針D-SUB插座(母頭)10能夠與SKiiP4系列IPM上的25針D-SUB插頭(公頭)對(duì)接，并利用所述固定孔，通過(guò)螺絲實(shí)現(xiàn)與25針D-SUB插頭的緊固，從而提高了系統(tǒng)的集成度。
[0037]所述上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器2和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器4分別經(jīng)光纖與外接控制板相連，用于接收外接控制板輸出的光信號(hào)，并發(fā)送至光電轉(zhuǎn)換電路7;所述光電轉(zhuǎn)換電路7經(jīng)25針D-SUB插座10與SKiiP4系列IPM相連，用于將外接控制板輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成24V電信號(hào)，并發(fā)送至SKiiP4系列IPM，以驅(qū)動(dòng)SKiiP4系列IPM。
[0038]優(yōu)選地，所述外接控制板輸出的光信號(hào)是經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制的光信號(hào)，所述光電轉(zhuǎn)換電路7轉(zhuǎn)換成的24V電信號(hào)是24V的PWM脈沖電信號(hào)，例如，高電平信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)，低電平號(hào)為關(guān)斷號(hào)。
[0039]所述接口板還包括24V供電連接器I和電源控制電路6。
[0040]所述24V供電連接器I與外接隔離的24V電源相連，用于引入所述24V電源；所述電源控制電路6經(jīng)25針D-SUB插座10與SKi iP4系列IPM相連，用于對(duì)24V供電連接器I引入的24V電源進(jìn)行濾波、穩(wěn)壓和儲(chǔ)能處理，并將處理后的24V電源提供給SKiiP4系列IPM，從而為SKiiP4系列IPM提供獨(dú)立的電源。
[0041]所述電源控制電路6還分別與上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器2和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器4相連，用于將24V供電連接器I引入的24V電源調(diào)制為5V電源(可通過(guò)現(xiàn)有的電源管理芯片實(shí)現(xiàn)電源調(diào)制)，并提供給上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器2和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器4。
[0042]所述接口板還包括故障信號(hào)光纖發(fā)送器3和故障處理電路8。
[0043]所述故障處理電路8經(jīng)25針D-SUB插座10與SKiiP4系列IPM相連，用于獲取所述SKiiP4系列IPM的故障信號(hào)，并發(fā)送至光電轉(zhuǎn)換電路6 ；
[0044]所述光電轉(zhuǎn)換電路6還用于將所述故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并發(fā)送至故障信號(hào)光纖發(fā)送器3 ；
[0045]所述故障信號(hào)光纖發(fā)送器3經(jīng)光纖與外接控制板相連，用于將所述故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成的光信號(hào)發(fā)送至外接控制板，例如，故障信號(hào)光纖發(fā)送器3點(diǎn)亮為正常狀態(tài)信號(hào)，故障信號(hào)光纖發(fā)送器3熄滅為故障狀態(tài)信號(hào)；
[0046]所述電源控制電路6還用于將所述處理后的24V電源提供給所述故障信號(hào)光纖發(fā)送器3。
[0047]所述接口板還包括電流采集電路9和電流采集連接器5，且SKiiP4系列IPM內(nèi)部集成有電流傳感器。需要說(shuō)明的是，SKiiP4系列IPM內(nèi)部集成的電流傳感器和外接隔離的24V電源不共用一個(gè)參考地。
[0048]所述電流采集電路9經(jīng)25針D-SUB插座10與SKiiP4系列IPM相連，用于采集所述SKiiP4系列IPM內(nèi)的電流傳感器輸出的電流值，轉(zhuǎn)化為成比例的電壓值；所述電流采集連接器5與外接控制板，用于將電流采集電路9轉(zhuǎn)化的所述電壓值發(fā)送至外接控制板，所述比例可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)定。也就是說(shuō)，本實(shí)施例所述接口板通過(guò)其上設(shè)計(jì)的電流采集電路9，利用SKiiP4系列IPM內(nèi)部集成的電流傳感器，將該電流傳感器的采集值進(jìn)行處理后將處理值發(fā)送至外接控制板，供其使用，從而節(jié)省了外部的電流傳感器，降低了產(chǎn)品成本。
[0049]本實(shí)施例中，所述電流采集連接器5經(jīng)屏蔽線纜與外接控制板相連。所述電流采集電路9優(yōu)選采用差分采樣電路，其中，滿載額定對(duì)應(yīng)差分采樣電路的輸入8V，調(diào)節(jié)反饋比例系數(shù)，使差分采樣電路輸出符合設(shè)計(jì)需要的電流采樣值(即與SKiiP4系列IPM內(nèi)的電流傳感器輸出的電流值成比例的電壓值)。
[0050]可見(jiàn)，本實(shí)施例所述接口板能夠?qū)崿F(xiàn)SKiiP3到SKiiP4應(yīng)用的平滑過(guò)渡，具體實(shí)現(xiàn)方式為:將系統(tǒng)中與外接控制板相連的光纖板，和與光纖板相連的SKiiP3系列IPM都拆掉，然后將本實(shí)施例所述接口板經(jīng)光纖與外接控制板相連，再將SKiiP4系列IPM上的25針D-SUB插頭(公頭)與所述接口板上的25針D-SUB插座(母頭)相連即可；而且，本實(shí)施例所述接口板采用光纖接入外接控制板的信號(hào)，使得SKiiP4系列IPM的信號(hào)和外接控制板的信號(hào)實(shí)現(xiàn)完全電氣隔離，尤其當(dāng)外接控制板的輸出信號(hào)為經(jīng)PWM調(diào)制的光信號(hào)時(shí)，使得該P(yáng)WM信號(hào)避免受到干擾，且光纖也可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸。
[0051]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例提及的24V供電連接器1、上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器2、故障信號(hào)光纖發(fā)送器3、下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器4、電流采集連接器5、電源控制電路6、光電轉(zhuǎn)換電路7、故障處理電路8、電流采集電路9和25針D-SUB插座10均可采用現(xiàn)有的器件或電路模塊，本實(shí)施例不做限定。
[0052]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本實(shí)用新型的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本實(shí)用新型并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種兩電平功率模塊的接口板，用于連接兩電平功率模塊和外接控制板，其特征在于，包括上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器、下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器、光電轉(zhuǎn)換電路和25針D-SUB插座， 所述上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器分別經(jīng)光纖與外接控制板相連，用于接收外接控制板輸出的光信號(hào)，并發(fā)送至光電轉(zhuǎn)換電路； 所述光電轉(zhuǎn)換電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于將外接控制板輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成24V電信號(hào)并發(fā)送至兩電平功率模塊，以驅(qū)動(dòng)所述兩電平功率模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口板，其特征在于，還包括24V供電連接器和電源控制電路， 所述24V供電連接器與外接隔離的24V電源相連，用于引入所述24V電源； 所述電源控制電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于對(duì)24V供電連接器引入的24V電源進(jìn)行濾波、穩(wěn)壓和儲(chǔ)能處理，并將處理后的24V電源提供給所述兩電平功率模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接口板，其特征在于，所述電源控制電路還分別與上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器相連，用于將24V供電連接器引入的24V電源調(diào)制為5V電源，并提供給上橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器和下橋臂驅(qū)動(dòng)光纖接收器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接口板，其特征在于，還包括故障信號(hào)光纖發(fā)送器和故障處理電路， 所述故障處理電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于獲取所述兩電平功率模塊的故障信號(hào)，并發(fā)送至光電轉(zhuǎn)換電路； 所述光電轉(zhuǎn)換電路還用于將所述故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并發(fā)送至故障信號(hào)光纖發(fā)送器； 所述故障信號(hào)光纖發(fā)送器經(jīng)光纖與外接控制板相連，用于將所述故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成的光信號(hào)發(fā)送至外接控制板； 所述電源控制電路還用于將所述處理后的24V電源提供給故障信號(hào)光纖發(fā)送器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口板，其特征在于，還包括電流采集電路和電流采集連接器，所述兩電平功率模塊內(nèi)部集成有電流傳感器， 所述電流采集電路經(jīng)25針D-SUB插座與兩電平功率模塊相連，用于采集所述兩電平功率模塊內(nèi)的電流傳感器輸出的電流值，轉(zhuǎn)化為成比例的電壓值； 所述電流采集連接器與外接控制板相連，用于將電流采集電路轉(zhuǎn)化的所述電壓值發(fā)送至外接控制板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接口板，其特征在于，所述電流采集連接器經(jīng)屏蔽線纜與外接控制板相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接口板，其特征在于，所述電流采集電路采用差分采樣電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的接口板，其特征在于，所述外接控制板輸出的光信號(hào)是經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制的光信號(hào)，所述光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成的24V電信號(hào)是24V的PWM脈沖電信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的接口板，其特征在于，所述25針D-SUB插座設(shè)置在所述接口板的背面。
【文檔編號(hào)】H02M1/092GK203933365SQ201420043152
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】楊有濤, 劉偉增, 施輝, 薄志剛, 李玲玲, 宋海軍, 雒龍飛, 張潔瓊 申請(qǐng)人:特變電工新疆新能源股份有限公司