【经验】充电机采用光纤收发器如何实现IGBT隔离驱动控制？

时间： 2018-07-19 来源：世强

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蓄电池充电机的拓扑结构一般选用IGBT作为功率器件，在驱动IGBT的驱动板原边选用电信号作为驱动控制信号时，变频器在杂散电感上产生的电压尖峰，可能耦合和干扰原边的驱动控制信号，严重者造成IGBT炸机损坏。那怎么才能实现IGBT的驱动控制隔离，防止其损坏？

本文结合轨道交通大功率蓄电池充电机设计项目为例，为了实现主控板和IGBT驱动板之间隔离驱动和信号反馈，采用FIRECOMMS(飞尔康)公司的光纤收发器 FT05MHNR和FM05DHIR进行驱动控制信号的收发，实现IGBT驱动板PWM信号的隔离驱动控制，实现对其的隔离保护。图1为IGBT隔离驱动控制电路图：

图1 IGBT隔离驱动控制电路图

主控板发出的PWM信号为电信号，经过光纤发送器发送PWM光信号，送给驱动板光纤接收器转化为电信号，控制拓扑结构IGBT的开关工作；驱动板反馈回来的故障信号，通过光纤发送器输出故障光信号，反馈给主控板的光纤接收器，进行故障TZ汇总。

图2 光纤隔离器件工作原理图

在轨道交通大功率蓄电池充电机设计项目中，需求工作电压为5V，速率不超过5Mbps，传输距离最大10米，工作温度范围-25℃到70℃，封装形式为插装。

Firecomms公司的光纤发送器FT05MHNR和光纤接收器FM05DHIR具有与TTL/CMOS兼容的推挽式逻辑输出，适合5V供电，其传输速率为5Mbps，实际传输距离可以达到20米，可以达到工业级温度-40℃～85℃。同时该光纤收发器模块体积非常小，功耗在5V供电时，所需电流仅为时仅仅20mA，功耗低传输速度快，而且体积小适合PCB焊接使用，可以大大节约光纤成本，非常适合项目使用。

图3 隔离驱动控制光纤收发工作原理图

轨道交通大功率蓄电池充电机设计项目的隔离驱动控制光纤收发工作原理图如图3所示，VCC供电电压为5V，RP1为光纤接收器FM05DHIR，将主控板通过光纤线送过来的光信号转为电信号后，驱动三极管2N222A开通和关断，然后送入与非门4001整定波形，输出PWM信号进行IGBT驱动；KP2为光纤发送器FT05MHNR，将驱动板反馈的故障电信号，通过电源和三极管2N222A分压开通和关断后，电信号通过光纤发送器转为输出光信号，往外经过光纤线输出到主控板进行故障TZ汇总和保护。

图4 隔离驱动控制光纤收发波形

轨道交通大功率蓄电池充电机设计项目，隔离驱动控制光纤收发波形如图4所示，Firecomms公司的光纤发送器FT05MHNR和光纤接收器FM05DHIR，实现了主控板和IGBT驱动板之间隔离驱动和信号反馈，而且光纤收发器，功耗小，传输距离长，传输速率快，封装尺寸小，在充电机项目中安全可靠使用。

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全部评论（5）

大虫子 Lv7. 资深专家 2021-07-22

了解了
Jin Lv8. 研究员 2018-11-27

涨知识了！！
朝菌蟪蛄 Lv6. 高级专家 2018-07-21

学习了
ZERO Lv7. 资深专家 2018-07-21

很强大
123321 Lv3. 高级工程师 2018-07-19

很好很强大！

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