基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗觟gbt裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，包括用于產(chǎn)生光信號的光信號發(fā)生器、對光信號進行轉換和控制的光控制器、對光信號進行傳輸?shù)墓饫w介質(zhì)，所述光信號發(fā)生器的光出射端通過光纖介質(zhì)連接光控制器的光接收端，光控制器的信號輸出端作為驅動輸出端驅動外部變流系統(tǒng)。本發(fā)明通過光信號來控制IGBT的通斷，采用浮電位的形式使控制信號不受受控功率器件的發(fā)射極電壓的影響，具有結構簡單、電氣隔離性好、抗干擾能力強、控制方便且易于大功率控制等優(yōu)點。本發(fā)明適用于動車、高鐵等電車牽引傳動，開關電源、電子開關、及各類電動機的調(diào)速等大功率變流系統(tǒng)中。
【專利說明】基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子功率器件控制領域，涉及一種光驅動的IGBT裝置，具體地說是一 種基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置。

【背景技術】
[0002] 新型功率開關器件IGBT是由雙極性三極管和絕緣柵場效應管組成的復合全控型 電壓驅動式功率半導體器件，由于其綜合了 M0SFET和GTR兩種器件的性能，因此，現(xiàn)有的功 率開關器件IGBT具有輸入阻抗高、開關速度快、導通損耗低且耐高壓、能承受大電流等特 點，而被廣泛應用于600V直流電壓及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明 電路、牽引傳動等領域。
[0003] 由于IGBT具有上述的特性，因此在應用時IGBT的驅動電路需要滿足以下幾種 要求：（1)在柵極和發(fā)射極之間提供適當?shù)恼聪螂妷?，使IGBT能可靠地開通和關斷； (2)要綜合考慮IGBT的開關時間，避免高速開啟和關斷產(chǎn)生很高的尖峰電壓有可能造成 的IGBT自身或其他元件擊穿；（3) IGBT開通后，驅動電路要提供足夠的電壓、電流幅值，使 IGBT在正常工作及過載情況下不致退出飽和而損壞；(4)要在驅動電路與IGBT功率電路之 間提供有效的電器隔離；（5)驅動電路應具有較強的抗干擾能力及對IGBT的保護功能。
[0004] 而目前對柵極電壓控制的功率器件IGBT常用的驅動方法有直接驅動法、隔離驅 動法和采用集成模塊驅動的電路。而上述幾種驅動方法分別具有以下的缺點： (1) 直接驅動法難以驅動大功率IGBT ; (2) 隔離驅動法抗干擾能力差、難以遠距離控制； (3) 集成模塊驅動法電路復雜、成本高。
[0005] 因此，需要尋求新的方法和技術手段來驅動IGBT使其在大功率、高電壓下可靠工 作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的，是提供一種基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝 置，所述的驅動裝置電路簡單、成本低、抗干擾能力強，且易于驅動大功率的IGBT開關器 件。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是： 一種基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，它包括： 用于產(chǎn)生光信號的光信號發(fā)生器、對光信號進行轉換和控制的光控制器、對光信號進 行傳輸?shù)墓饫w介質(zhì)，所述光信號發(fā)生器的光出射端通過光纖介質(zhì)連接光控制器的光接收 端，光控制器的信號輸出端作為驅動輸出端驅動外部變流系統(tǒng)。
[0008] 作為對本發(fā)明中光信號發(fā)生器的限定：所述光信號發(fā)生器包括作為控制中心的 PC控制模塊、信號調(diào)制模塊，以及發(fā)光的LED燈組，所述PC控制模塊的脈沖信號輸出端連接 信號調(diào)制模塊的信號輸入端，信號調(diào)制模塊的信號輸出端連接LED燈組。
[0009] 作為對本發(fā)明中光發(fā)生器的進一步限定：所述LED燈組包括至少一個LED燈；LED 等為至少兩個時，LED燈之間通過串聯(lián)，或者并聯(lián)，或者串聯(lián)、并聯(lián)混聯(lián)的方式構成LED燈 組。
[0010] 作為本發(fā)明中光控制器的限定：所述光控制器包括用于接收光信號發(fā)生器發(fā)出光 的光電池電源模塊，與用于對光信號進行解調(diào)并轉換為電信號的信號解調(diào)模塊，所述信號 解調(diào)模塊的信號輸出端通過電壓放大模塊連接電流放大模塊的信號輸入端；所述光電池電 源模塊的電壓輸出端分別連接信號解調(diào)模塊、電壓放大模塊、電流放大模塊的電源輸入端， 光電池電源模塊的輸出電壓經(jīng)降壓穩(wěn)壓后的電壓輸出端還與電流放大模塊的信號輸出端 構成脈沖變換模塊，脈沖變換模塊的信號輸出端分別連接IGBT開關器件的柵極和發(fā)射極。
[0011] 作為對本發(fā)明光控制器中光電池電源模塊的進一步的限定：所述光電池電源模塊 為硫化鎘光電池，所述硫化鎘光電池的光接收面通過光纖介質(zhì)連接光信號發(fā)生器的光輸出 端，硫化鎘光電池的正負極輸出端通過穩(wěn)壓濾波電路作為光電池電源模塊的電壓輸出端。
[0012] 作為對本發(fā)明光控制器中信號調(diào)制模塊的限定：所述信號解調(diào)模塊包括光敏三極 管，所述光敏三極管的光接收面與光電池感光面通過同一光纖介質(zhì)連接光發(fā)生器的光出射 端，所述光敏三極管的集電極通過第五電阻連接光電池電源模塊電源輸出端的正極，發(fā)射 極通過第六電阻連接光電池電源模塊電能輸出端的負極，同時光敏三極管的發(fā)射極還作為 信號解調(diào)模塊的信號輸出端。
[0013] 作為對本發(fā)明光控制器中電壓放大模塊的限定：所述電壓放大模塊包括運算放大 器，所述運算放大器的同向輸入端通過第四電容器連接光敏三極管的發(fā)射極；反向輸入端 通過第七電阻與第五電容器的串聯(lián)電路連接光電池電源模塊電源輸出端的負極；輸出端作 為電壓放大模塊的信號輸出端，同時還通過第八電阻連接自身的反向輸入端；電源端連接 光電池電源模塊的電源輸出端。
[0014] 作為對本發(fā)明光控制器中電流放大模塊的限定：所述電流放大模塊包括第二三 極管、第三三極管、第四三極管，所述第二三極管的基極連接運算放大器的輸出端，集電極 與發(fā)射極分別連接光電池電源模塊的電源輸出端，同時發(fā)射極還通過第二二極管與第十一 電阻的并聯(lián)電路分別連接第三三極管與第四三極管的基極，其連接點通過第六電容接于光 電池電源模塊電源輸出端的負極，第三三級管的發(fā)射極與第四三極管的發(fā)射極相連接，第 三三極管的集電極連接光電池電源模塊電源輸出端的正極，第四三極管的集電極連接光電 池電源模塊電源輸出端的負極，所述第三三極管的發(fā)射極與第四三極管的發(fā)射極連接的中 間節(jié)點作為電流放大模塊的信號輸出端。
[0015] 作為對本發(fā)明光控制器中脈沖變換模塊的限定：所述脈沖變換模塊兩輸出端電 壓，為電流放大模塊的輸出電壓與光電池電源模塊電壓輸出端經(jīng)降壓穩(wěn)壓后的電壓之差； 所述電流放大模塊的輸出端連接IGBT開關器件的柵極，光電池電源模塊電壓輸出端經(jīng)降 壓穩(wěn)壓后輸出端連接IGBT開關器件的發(fā)射極，同時IGBT開關器件的集電極與發(fā)射極作為 整個光控制器的控制輸出端。
[0016] 由于采用了上述的技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，所取得的技術進步在于： (1)本發(fā)明的光信號產(chǎn)生機構采用PC控制模塊產(chǎn)生的控制脈沖與直流電源調(diào)制成脈 動電流信號驅動LED燈組發(fā)光，實現(xiàn)電信號到光信號再到電信號的轉換，最終實現(xiàn)通過PC 控制模塊對IGBT開關器件的開關控制，控制簡單且易于實現(xiàn)； (2) 本發(fā)明的光信號采用光纖介質(zhì)傳輸，抗干擾能力強，易于遠距離控制，同時又能使 控制電路與IGBT功率電路間具有很好的隔離，保證IGBT開關器件的安全使用； (3) 本發(fā)明光控制器的光電管采用敏感性極高的光敏三極管，光電池采用光轉換效率 高的硫化鎘光電池，所需光電池面積小，易于實現(xiàn)光PC控制模塊化，又由于直流電源的存 在，能夠保證在任意時刻光電池兩端有輸出電壓，并且易于實現(xiàn)大功率IGBT開關器件的控 制； (4) 本發(fā)明采用電信號到光信號轉換，再由光信號到電信號的轉化，不僅控制簡單，抗 干擾能力強，而且實現(xiàn)光隔離，并且控制信號不受IGBT開關器件發(fā)射極電壓的影響，從而 也解除使用場合的限制。
[0017] 綜上所述，本發(fā)明通過光信號來控制IGBT的通斷，采用浮電位的形式使控制信號 不受受控功率器件的發(fā)射極電壓的影響，具有結構簡單、電氣隔離性好、抗干擾能力強、控 制方便且易于大功率控制等優(yōu)點。
[0018] 本發(fā)明適用于動車、高鐵等電車牽引傳動，開關電源、電子開關、及各類電動機的 調(diào)速等大功率變流系統(tǒng)中。
[0019] 本發(fā)明下面將結合說明書附圖與具體實施例作進一步詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例的原理框圖； 圖2是本發(fā)明實施例中光信號發(fā)生器1的電路原理圖； 圖3為本發(fā)明實施例的中光控制器2接收光信號的原理示意圖； 圖4是本發(fā)明實施例中光控制器2的電路原理圖； 圖5是本發(fā)明實施例中各個信號脈沖的波形示意圖。
[0021] 圖中：1 一光彳目號發(fā)生器，11 一PC控制模塊，12-/[目號調(diào)制模塊，13-LED燈組，2- 光控制器，21-光電池電源模塊，22-信號解調(diào)模塊，23 -電壓放大模塊，24 -電流放大模 塊，25-脈沖變換模塊，3-光纖介質(zhì)。

【具體實施方式】
[0022] 實施例一種基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置 本實施例為一種基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，如圖1所不， 它包括： (1)光信號發(fā)生器1，用于產(chǎn)生光信號，本實施例中的光信號產(chǎn)生器如圖1所示，包括： 作為控制中心的PC控制模塊11、信號調(diào)制模塊12,以及發(fā)光的LED燈組13。所述PC控制 模塊11的脈沖信號輸出端連接信號調(diào)制模塊12的信號輸入端，信號調(diào)制模塊12的信號輸 出端連接LED燈組13。
[0023] 本實施例中PC控制模塊11為微控制器，可以采用單片機或者FPGA等微控制 器，通過編程來控制輸出脈沖信號；信號調(diào)制模塊12的作用是將PC控制模塊11輸出的 脈沖信號進行電流放大，并加載到信號調(diào)制模塊12的靜態(tài)電流上，輸出脈動的電流信號 iV，波形圖如圖5所示，脈動的電流15.驅動LED燈組13發(fā)光，當輸入的電流有變化時，LED 燈組13的亮度光強也發(fā)生變化，由此實現(xiàn)電信號到光信號的轉變。
[0024] 本實施例中信號調(diào)制模塊12的電路構成如圖2所示，包括第一三極管Q1，所述第 一三極管Q1的基極通過第一電阻R1與第一電容器C1的串聯(lián)電路連接PC控制模塊11的 脈沖信號輸出端；集電極連接外部電源VDD，同時還通過第二電阻R2連接自身的基極；發(fā)射 極作為輸出端輸出脈沖電流乙同時通過第三電阻R3接地。
[0025] 所述LED燈組13包括至少一個LED燈。當LED燈有兩個或兩個以上時，LED等之 間通過串聯(lián)，或者并聯(lián)，或者串聯(lián)、并聯(lián)混聯(lián)的方式構成LED燈組13,本實施例采用的是多 個LED串聯(lián)形成的LED燈組13,在具體應用中可以根據(jù)實際需要選擇合適功率及構成形式 的LED燈組13。
[0026] 本實施例中光信號發(fā)生器1的工作原理為：以第一三極管Q1為核心的共集電極放 大電路具有電流放大能力，當PC控制模塊11沒有信號輸出，即第一三極管Q1的基極沒有 信號輸入時，在第二電阻R2提供的靜態(tài)偏置下，從發(fā)射極輸出大小近似等于J:.的電流，驅 動LED燈組13點亮，在直流電源電壓一定時，靜態(tài)電流的大小可以通過改變第二電阻R2的 阻值來設定；當PC控制模塊11有脈沖信號輸出，即第一三極管Q1的基極有信號輸入時，脈 沖信號經(jīng)具有限流功能的第一電阻R1和耦合電容C1送入第一三極管Q1構成的放大器，經(jīng) 放大后疊加在靜態(tài)電流& .上，形成脈沖電流JV驅動LED燈組13點亮，當LED燈組13的亮 度增強時說明PC控制模塊11輸出的是正向脈沖，反之則說明PC控制模塊11輸出的為零 脈沖，由此實現(xiàn)電信號到光信號的轉換。
[0027] (2)光控制器2,所述光控制器2是基于光信號轉換和IGBT開關器件的控制器，即 其講光信號發(fā)生器1產(chǎn)生的光信號轉換成電信號后驅動IGBT開關器件，進而實現(xiàn)驅動外部 系統(tǒng)的目的。所述光信號發(fā)生器1的光出射端通過光纖介質(zhì)3連接光控制器2的光接收端， 光控制器2的信號輸出端作為驅動輸出端驅動外部變流系統(tǒng)。
[0028] 所述光控制器2如圖1所示：包括用于接收光信號發(fā)生器發(fā)出光的光電池電源模 塊21，以及從光信號解調(diào)出信號并轉換成電信號的信號解調(diào)模塊22。所述信號解調(diào)模塊22 的信號輸出端通過用于對信號解調(diào)模塊輸出的電信號進行電壓放大的電壓放大模塊23,連 接用于對電壓放大模塊23輸出的電壓信號進行電流放大的電流放大模塊24的信號輸入 端。所述光電池電源模塊21的電壓輸出端VCC、VSS分別連接信號解調(diào)模塊22、電壓放大模 塊23、電流放大模塊24的電源輸入端，光電池電源模塊21的輸出電壓經(jīng)降壓穩(wěn)壓后的電壓 輸出端VE，還與電流放大模塊的信號輸出端VG構成脈沖變換模塊25,脈沖變換模塊25的 信號輸出端VG、VE分別連接IGBT開關器件的柵極和發(fā)射極。
[0029] 本實施例中光電池電源模塊21采用硫化鎘光電池，而硫化鎘光電池兩端輸出電 壓的大小與光電池面積有關，具體應用時根據(jù)實際需要來選取光電池的面積硫化鎘光電 池。所述硫化鎘光電池與光電三極管的光接收面通過光纖介質(zhì)3連接光信號發(fā)生器1的光 輸出端，硫化鎘光電池的正負極輸出端通過穩(wěn)壓濾波電路作為光電池電源模塊21的電源 輸出端。
[0030] 而本實施例中的穩(wěn)壓濾波電路包括第二電容器C2 (電解電容)、第三電容器C3、第 四電阻R4,以及第一穩(wěn)壓管D1，所述第二電容器C2連接于硫化個電池的正負極兩端，第一 穩(wěn)壓管D1與第三電容器C3并聯(lián)再與第四電阻R4串聯(lián)后也連接在硫化鎘電池的正負極兩 端。
[0031] 本實施例中的信號解調(diào)模塊22作為信號的檢取模塊，主要作用是識別變化的光 信號，然后把光信號變成電信號輸出。其構成如圖4所不：包括光敏三極管QW1，本實施例 中光敏三極管QW1采用靈敏度極高的PT19-21C。所述光敏三極管QW1的光接收端也通過光 纖介質(zhì)3連接光信號發(fā)生器1的光輸出端，且該光纖介質(zhì)3與光電池電源模塊21與光信號 發(fā)生器1相連接的光纖介質(zhì)3為同一根光纖介質(zhì)。所述光敏三極管QW1的集電極通過第五 電阻R5連接光電池電源模塊21電源輸出端的正極VCC，發(fā)射極通過第六電阻R6連接光電 池電源模塊21電源輸出端的負極V ss，同時光敏三極管QW1的發(fā)射極還通過第四電容器C4 (耦合電容）作為信號解調(diào)模塊22的信號輸出端，輸出脈沖信號V P1給后續(xù)的電壓放大模塊 23〇
[0032] 所述電壓放大模塊23用于放大信號解調(diào)模塊22檢取出微弱的電壓信號，并送入 電流放大模塊24中。其電路構成如圖4所示：包括運算放大器U1，所述運算放大器U1的同 向輸入端通過第四電容器C4連接光敏三極管QW1的發(fā)射極；反向輸入端通過第七電阻R7 與第五電容器C5的串聯(lián)電路連接光電池電源模塊21電源輸出端的負極V ss ;輸出端作為電 壓放大模塊23的信號輸出端，同時還通過第八電阻R8連接自身的反向輸入端；電源端連接 光電池電源模塊21的電源輸出端；輸出端作為電壓放大模塊23的信號輸出端，輸出脈沖信 號V P2給后續(xù)的電流放大模塊24。
[0033] 所述電流放大模塊24主要作用是把電壓放大模塊23輸出的脈沖進行電流放大， 提高其電流驅動能力。其電路構成如圖4所示，包括第二三極管Q2、第三三極管Q3、第四三 極管Q4,所述第二三極管Q2的基極連接運算放大器U1的輸出端，集電極連接光電池電源模 塊21電源輸出端的正極VCC，發(fā)射極通過第十電阻R10連接光電池電源模塊21電源輸出端 的負極V ss，同時發(fā)射極還通過第二二極管D2與第十一電阻R11的并聯(lián)電路分別連接第三三 極管Q3與第四三極管Q4的基極，第三三級管Q3的發(fā)射極與第四三極管Q4的發(fā)射極相連 接，第三三極管Q3的集電極連接光電池電源模塊21電源輸出端的正極，第四三極管Q4的 集電極連接光電池電源模塊21電源輸出端的負極，所述第三三極管Q3的發(fā)射極與第四三 極管Q4的發(fā)射極連接的中間節(jié)點作為電流放大模塊24的信號輸出端，輸出脈沖信號V e給 后續(xù)的脈沖變換模塊25。
[0034] 所述脈沖變換模塊作為電壓變換器把0、1信號變換成含有正負脈沖的信號驅動 IGBT開關器件，正脈沖用于開啟IGBT開關器件并維持開啟狀態(tài)，負脈沖用于關斷IGBT開 關器件。其電路構成如圖4所示，包括電流放大模塊24的輸出電壓V e與光電池電源模塊 21降壓穩(wěn)壓后輸出VE，所述電流放大模塊24的輸出電壓連接IGBT開關器件的柵極，光電 池電源模塊21中第一穩(wěn)壓管D1、第三電容器C3并聯(lián)后與第四電阻R4構成的串聯(lián)電路的中 間節(jié)點的輸出電壓V E連接IGBT開關器件的發(fā)射極，同時IGBT開關器件的集電極與發(fā)射極 作為整個光控制器的信號輸出端。
[0035] 本實施例中將光電池電源模塊21、信號解調(diào)模塊22、電壓放大模塊23、電流放大 模塊24、脈沖變換模塊25和IGBT開關器件封裝于一起，如圖3所示，留出硫化鎘光電池與 光敏三極管QW1的感光面共同作為整個光控制器2的光接收端，而光纖介質(zhì)3的一端正對 光發(fā)生器1的光出射端固定設置，另一端正對光控制器2的光接收端固定設置，并留出IGBT 開關器件的集電極與發(fā)射極端，即可成為能用光信號控制的光控制器2。
[0036] 光控制器2的工作原理為：光電池的感光面接收光照后兩端輸出18V的直流電壓， 為信號解調(diào)模塊22、電壓放大模塊23和電流放大模塊24提供電源，18V的直流電壓在第四 電阻R4分壓后又經(jīng)第一穩(wěn)壓二極管D1穩(wěn)壓有一個6V的電壓輸出端，接在IGBT的發(fā)射 極。當光敏三極管QW1的基極有光照并且達到一定強度時，光敏三極管QW1開始導通，并且 其集電極電流與基極光照強度近似為線性關系，光信號發(fā)生器1的靜態(tài)電流驅動LED燈組 13發(fā)光為光敏三極管QW1提供靜態(tài)偏置，當光強發(fā)生變化時，近似光敏三極管QW1有信號 輸出，在其發(fā)射極輸出一個含直流成分的電流信號，經(jīng)第四電容器C4隔直輸出不含直流分 量的脈沖信號Pk , 經(jīng)電壓放大模塊23放大后輸出, 作為電流放大模塊24的 控制信號，經(jīng)電流放大后輸出幅度接近VCC且驅動電流大的脈沖信號接于IGBT的柵極， I7e與電壓做減運算，得到一個幅度為+12V和-6V的交流脈沖信號，控制IGBT開關器件 的通斷，進而控制外部變流系統(tǒng)，例如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等。 [0037] 此外，本實施例中的光纖介質(zhì)3作為光信號的傳輸載體，采用單根光纖，其輸入端 正對LED燈組13的發(fā)光點固定，使LED燈組13發(fā)出的光完全耦合到光纖介質(zhì)3內(nèi)，輸出端 對準光控制器2中光接收端21的硫化鎘光電池和光敏三極管QW1的感光面固定。由于光 纖介質(zhì)3抗干擾能力強，因此能夠將光信號進行幾乎無損耗的遠距離傳輸?shù)浇邮斩恕?br> [0038] 本實施例正常工作時，通過編寫程序使PC控制模塊11輸出需要的脈沖，脈沖的 頻率和占空比都可以通過程序來控制，或者通過人機交換讓寫入編好程序的PC控制模塊 11按照需要輸出脈沖，PC控制模塊11輸出的信號經(jīng)信號調(diào)制模塊12處理后加載在靜態(tài) 直流電流上，輸出的脈動電流驅動LED燈組13使LED點亮，使電信號轉換為光信號。LED 組發(fā)出的光經(jīng)光纖介質(zhì)2傳導至光光電池電源模塊21與信號調(diào)節(jié)模塊22的感光面，使光 信號轉換成電信號。當PC控制器沒電平輸出時LED燈組13以電流/^驅動點亮 LED并保持亮度不變，硫化鎘電池兩輸出電壓VCC也保持不變，此時= re=0V， =Η5Γ, IGBT開關器件為截止狀態(tài)；而當PC控制模塊11輸出高電平時，調(diào)制后 輸出的電流增大，此時LED燈組13的亮度增強，硫化鎘電池兩輸出電壓VCC稍有增加，此 時=匕=18V，f+L =巧=-ΠΓ,當j =由負脈沖變成正脈沖時，強大的電流驅 使IGBT開關器件導通，并在保持正脈沖期間一直保持導通，當由正脈沖變成負脈沖 時，不滿足導通條件迫使IGBT器件關閉，并在并在J =保持負脈沖期間一直保持關閉（上述 各個脈沖信號的波形圖如圖5所示)。由此當需要IGBT處于導通狀態(tài)時，只需PC控制模塊 11輸出正電平，當需要IGBT開關器件處于關閉狀態(tài)時，只需PC控制模塊11輸出零電平，這 樣不僅控制方便，而且還便于遠距離控制。
【權利要求】
1. 一種基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其特征在于：包括：用 于產(chǎn)生光信號的光信號發(fā)生器、對光信號進行轉換和控制的光控制器、對光信號進行傳輸 的光纖介質(zhì)，所述光信號發(fā)生器的光出射端通過光纖介質(zhì)連接光控制器，光控制器的信號 輸出端作為驅動輸出端驅動外部變流系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其 特征在于：所述光信號發(fā)生器包括作為控制中心的PC控制模塊、信號調(diào)制模塊，以及發(fā)光 的LED燈組，所述PC控制模塊的脈沖信號輸出端連接信號調(diào)制模塊的信號輸入端，信號調(diào) 制模塊的信號輸出端連接LED燈組。
3. 根據(jù)權利要求2所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其特 征在于：所述LED燈組包括至少一個LED燈；LED燈為至少兩個時，LED燈間通過串聯(lián)，或者 并聯(lián)，或者串聯(lián)、并聯(lián)混聯(lián)的方式構成LED燈組。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任意一項所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗?IGBT裝置，其特征在于：所述光控制器包括用于接收光信號發(fā)生器發(fā)出光的光電池電源模 塊與用于對光信號進行解調(diào)并轉換為電信號的信號解調(diào)模塊，所述信號解調(diào)模塊的信號輸 出端通過電壓放大模塊連接電流放大模塊的信號輸入端；所述光電池電源模塊的電壓輸出 端分別連接信號解調(diào)模塊、電壓放大模塊、電流放大模塊的電源輸入端，光電池電源模塊的 輸出電壓經(jīng)降壓穩(wěn)壓后的電壓輸出端還與電流放大模塊的信號輸出端構成脈沖變換模塊， 脈沖變換模塊的信號輸出端分別連接IGBT開關器件的柵極和發(fā)射極。
5. 根據(jù)權利要求4所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其特 征在于：所述光電池電源模塊為硫化鎘光電池，所述硫化鎘光電池的光接收面通過光纖介 質(zhì)連接光信號發(fā)生器的光輸出端，硫化鎘光電池的正負極輸出端通過穩(wěn)壓濾波電路作為光 電池電源模塊的電壓輸出端。
6. 根據(jù)權利要求5所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其特 征在于：所述信號解調(diào)模塊包括光敏三極管，所述光敏三極管的光接收面與光電池感光面 通過同一光纖介質(zhì)連接光信號發(fā)生器的光出射端，所述光敏三極管的集電極通過第五電阻 連接光電池電源模塊電源輸出端的正極，發(fā)射極通過第六電阻后連接光電池電源模塊電能 輸出端的負極，同時光敏三極管的發(fā)射極還作為信號解調(diào)模塊的信號輸出端。
7. 根據(jù)權利要求6所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其特 征在于：所述電壓放大模塊包括運算放大器，所述運算放大器的同向輸入端通過第四電容 器連接光敏三極管的發(fā)射極；反向輸入端通過第七電阻與第五電容器的串聯(lián)電路連接光電 池電源模塊電源輸出端的負極；輸出端作為電壓放大模塊的信號輸出端，同時還通過第八 電阻連接自身的反向輸入端；電源端連接光電池電源模塊的電源輸出端。
8. 根據(jù)權利要求7所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其特 征在于：所述電流放大模塊包括第二三極管、第三三極管、第四三極管，所述第二三極管的 基極連接運算放大器的輸出端，集電極與發(fā)射極分別連接光電池電源模塊的電源輸出端， 同時發(fā)射極還通過第二二極管與第十一電阻的并聯(lián)電路分別連接第三三極管與第四三極 管的基極，其連接點通過第六電容接于光電池電源模塊電源輸出端的負極，第三三級管的 發(fā)射極與第四三極管的發(fā)射極相連接，第三三極管的集電極連接光電池電源模塊電源輸出 端的正極，第四三極管的集電極連接光電池電源模塊電源輸出端的負極，所述第三三極管 的發(fā)射極與第四三極管的發(fā)射極連接的中間節(jié)點作為電流放大模塊的信號輸出端。
9.根據(jù)權利要求8所述的基于單根光纖供電與脈沖信號傳輸?shù)墓怛寗覫GBT裝置，其特 征在于：所述脈沖變換模塊兩輸出端電壓，為電流放大模塊的輸出電壓與光電池電源模塊 電壓輸出端經(jīng)降壓穩(wěn)壓后的電壓之差；所述電流放大模塊的輸出端連接IGBT開關器件的 柵極，光電池電源模塊電壓輸出端經(jīng)降壓穩(wěn)壓后輸出端連接IGBT開關器件的發(fā)射極，同時 IGBT開關器件的集電極與發(fā)射極作為整個光控制器的控制輸出端。
【文檔編號】H03K17/567GK104158525SQ201410433626
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】趙建明, 徐彭飛, 楊萍, 徐開凱, 趙國, 周漢知 申請人:電子科技大學