一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统，包括一PWM信号输入保护模块、一初级PWM信号隔离变换模块、一次级PWM信号还原重构模块、一初级电源VCC欠压保护模块、一初级故障保护模块、一初级ERROR信号输出模块；所述PWM信号经过信号隔离变换模块和次级PWM信号还原重构模块后还原为与原PWM输入信号同相位的HPWM信号。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电子信息技术，特别是一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统。
技术介绍
PWM信号在传输时，通常的隔离方式有光隔离和磁隔离，光耦隔离方式由于隔离电压相对较低，存在传输延迟、老化和可靠性差等方面的问题。而采用脉冲变压器隔离方式(磁隔离)可以实现相对较高的隔离电压，而且变压器的可靠性高、传输延迟小，可以实现较高的开关频率，不存在老化的问题，因此，在驱动高压全控型电力电子器件时，采用脉冲变压器作为隔离元件来完成驱动信号的隔离是一个比较好的选择。但是，基于传统变压器的PWM信号隔离变换电路通常要求控制脉冲占空比小于50％，传统变压器磁芯的饱和问题也限制了控制脉冲的导通时间，另外，还存在PWM波形失真，易发生故障，可靠性差等缺点，很大程度上限制了这类电路的应用场合。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统。该系统具有信号传输频率高、传输延迟小、功能扩展性强、稳定可靠、成本低、外形尺寸小、适用性强等特点，非常适合应用于全控型器件(如IGBT、电力MOSFET等)的专用驱动电路中。一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统，其特征在于，包括一个提供工作电压的电源、一PWM信号输入保护模块、一初级PWM信号隔离变换模块、一次级PWM信号还原重构模块、一初级电源VCC欠压保护模块、一初级故障保护模块、一初级ERROR信号输出模块；PWM信号输入保护模块输入端接PWM输入信号，输出端与初级PWM信号隔离变换模块2连接，初级PWM信号隔离变换模块2输出端与次级PWM信号还原重构模块3输入端耦合连接，次级PWM信号还原重构模块3输出端与初级故障保护模块5第一输入端连接，初级故障保护模块5第二输入端与初级电源欠压保护模4连接，初级故障保护模块5输出端与初级ERROR信号输出模块6输入端连接，初级ERROR信号输出模块6输出错误信号，初级电源欠压保护模4输入端与电源连接；所述PWM信号输入保护模块接收PWM输入信号，若电路系统发生故障时，阻断PWM脉冲向次级传递；所述初级PWM信号隔离变换模块用于将PWM输入信号变换调制成双向脉冲；所述次级PWM信号还原重构模块与初级PWM信号隔离变换模块耦合连接，对耦合后的次级双向脉冲通过信号重构的方式还原为与原PWM输入信号同相位的HPWM信号；所述初级电源欠压保护模块用于给电路系统提供电源电压欠压保护，若电源电压出现欠压时，发出电源欠压信号；所述初级故障保护模块用于当接收到电源欠压信号或次级PWM信号还原重构模块发生故障时，阻断PWM信号向次级传递；若电源欠压信号或次级PWM信号还原重构模块发生故障解除，产生复位信号，电路正常工作；所述初级ERROR信号输出模块在电源欠压或次级PWM信号还原重构模块发生故障时输出错误信号。本技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本技术包括八个模块，八个模块相互间电连接，功能完善；(2)系统设置良机故障保护模块，可以针对欠压和PWM重构时的故障进行检测，并发出指令进行有针对性的保护；(3)保护模块在系统出现故障时，阻碍PWM信号的传输，防止对系统造成的二次伤害。下面结合说明书附图对本技术做进一步描述。附图说明图1是本技术原理图。图2是本技术带临时电源能量供给模块和次级故障保护模块的原理图。图3为本技术实施电路的原理图。图4为本技术实施电路在PWM信号在变换过程中各点典型波形示意图。图5为本技术实施电路在故障保护记忆模块中各点典型波形示意图。具体实施方式一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统，其特征在于，包括一PWM信号输入保护模块1、一初级PWM信号隔离变换模块2、一次级PWM信号还原重构模块3、一初级电源VCC欠压保护模块4、一初级故障保护模块5、一初级ERROR信号输出模块6。PWM信号输入保护模块输入端接PWM输入信号，输出端与初级PWM信号隔离变换模块2连接，初级PWM信号隔离变换模块2输出端与次级PWM信号还原重构模块3输入端耦合连接，次级PWM信号还原重构模块3输出端与初级故障保护模块5第一输入端连接，初级故障保护模块5第二输入端与初级电源欠压保护模4连接，初级故障保护模块5输出端与初级ERROR信号输出模块6输入端连接，初级ERROR信号输出模块6输出错误信号，初级电源欠压保护模4输入端与电源连接。所述PWM信号输入保护模块1接收PWM输入信号，若电路系统发生故障时，阻断PWM脉冲向次级传递；所述初级PWM信号隔离变换模块2用于将PWM输入信号变换调制成双向脉冲；所述次级PWM信号还原重构模块3与初级PWM信号隔离变换模块2耦合连接，对耦合后的次级双向脉冲通过信号重构的方式还原为与原PWM输入信号同相位的HPWM信号；所述初级电源欠压保护模4块用于给电路系统提供电源电压欠压保护，若电源电压出现欠压时，发出电源欠压信号；所述初级故障保护模块5用于当接收到电源欠压信号或次级PWM信号还原重构模块发生故障时，阻断PWM信号向次级传递；若电源欠压信号或次级PWM信号还原重构模块发生故障解除，产生复位信号，电路正常工作；所述初级故障保护模块5包括初级故障保护记忆模块和初级故障复位模块；所述初级ERROR信号输出模块6在电源欠压或次级PWM信号还原重构模块发生故障时输出错误信号。结合图2，该系统还包括临时电源能量供给模块7，临时电源能量供给模块7与初级电源欠压保护模4连接，用于当电源欠压时提供临时电源电压，及当电源电压正常时该模块充电至电源电压的数值。结合图2，该系统还包括次级故障保护模块8，用于连接次级PWM信号还原重构模块3和初级故障保护模块5，用于当次级PWM信号还原重构模块发生故障时，产生故障信号触发初级故障保护模块。图4中输入PWM信号的占空比为50％，电源电压为15V，脉冲变压器T1的同名端如图3所示，即脉冲变压器T1初级线圈L1的B端对应次级线圈L2的F端。一个提供工作电压的电源VCC，本实例中VCC选取15V。一个PWM信号输入保护模块，由电源电压VCC、第十六电阻R16、第六施密特与非门U6、第八电容C8及第八二极管D8组成，可用于在电路系统发生故障时，阻断PWM脉冲向次级传递，防止对系统造成二次危害；其中，PWM输入信号接至第六施密特与非门U6的引脚10，电源电压VCC经第十六电阻R16和第八电容C8接至GND，第六施密特与非门U6的引脚9接至第十六电阻R16和第八电容C8连接的公共端，同时第六施密特与非门U6的引脚9经过第八二极管D8接至电路中的A点；PWM信号输入保护模块的具体工作过程及原理：正常情况下，A点的电位为高电平，因此第八二极管D8会正向截止，电源电压VCC通过第十六电阻R16给第八电容C8充电，直到第八电容C8上的压降接近于电源电压VCC，第六施密特与非门U6引脚9等效为高电平，此时第六施密特与非门U6后会输出与PWM输入信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统，其特征在于，包括一个提供工作电压的电源、一PWM信号输入保护模块、一初级PWM信号隔离变换模块、一次级PWM信号还原重构模块、一初级电源VCC欠压保护模块、一初级故障保护模块、一初级ERROR信号输出模块；PWM信号输入保护模块输入端接PWM输入信号，输出端与初级PWM信号隔离变换模块（2）连接，初级PWM信号隔离变换模块（2）输出端与次级PWM信号还原重构模块（3）输入端耦合连接，次级PWM信号还原重构模块（3）输出端与初级故障保护模块（5）第一输入端连接，初级故障保护模块（5）第二输入端与初级电源欠压保护模（4）连接，初级故障保护模块（5）输出端与初级ERROR信号输出模块（6）输入端连接，初级ERROR信号输出模块（6）输出错误信号，初级电源欠压保护模（4）输入端与电源连接；所述PWM信号输入保护模块接收PWM输入信号，若电路系统发生故障时，阻断PWM脉冲向次级传递；所述初级PWM信号隔离变换模块用于将PWM输入信号变换调制成双向脉冲；所述次级PWM信号还原重构模块与初级PWM信号隔离变换模块耦合连接，对耦合后的次级双向脉冲通过信号重构的方式还原为与原PWM输入信号同相位的HPWM信号；所述初级电源欠压保护模块用于给电路系统提供电源电压欠压保护，若电源电压出现欠压时，发出电源欠压信号；所述初级故障保护模块用于当接收到电源欠压信号或次级PWM信号还原重构模块发生故障时，阻断PWM信号向次级传递；若电源欠压信号或次级PWM信号还原重构模块发生故障解除，产生复位信号，电路正常工作；所述初级ERROR信号输出模块在电源欠压或次级PWM信号还原重构模块发生故障时输出错误信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲变压器的PWM信号隔离变换系统，其特征在于，包括一个提供工作电压的电源、一PWM信号输入保护模块、一初级PWM信号隔离变换模块、一次级PWM信号还原重构模块、一初级电源VCC欠压保护模块、一初级故障保护模块、一初级ERROR信号输出模块；
PWM信号输入保护模块输入端接PWM输入信号，输出端与初级PWM信号隔离变换模块（2）连接，初级PWM信号隔离变换模块（2）输出端与次级PWM信号还原重构模块（3）输入端耦合连接，次级PWM信号还原重构模块（3）输出端与初级故障保护模块（5）第一输入端连接，初级故障保护模块（5）第二输入端与初级电源欠压保护模（4）连接，初级故障保护模块（5）输出端与初级ERROR信号输出模块（6）输入端连接，初级ERROR信号输出模块（6）输出错误信号，初级电源欠压保护模（4）输入端与电源连接；
所述PWM信号输入保护模块接收PWM输入信号，若电路系统发生故障时，阻断PWM脉冲向次级传递；
所述初级PWM信号隔离变换模块用于将PWM输入信号变换调制成双向脉冲；
所述次级PWM信号还原重构模块与初...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，曹为理，李景银，孙宏伟，张允志，邹金欣，花磊，李帅，陈卫彬，徐鹏，韩瑜，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一六研究所，江苏杰瑞科技集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32