光电转换板卡的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型属于光电转换技术领域，涉及一种光电转换板卡。
【背景技术】
[0002]目前，电子产品所处的电磁环境日益复杂，以列车牵引控制系统为例，牵引控制单元作为列车运行控制的关键部件，对安全可靠性的要求尤为突出。光纤传输较电信号具有传输频带宽、传输速率高、传输损耗低、传输距离远、抗雷电和电磁的干扰、传输误码率低、可靠性高、体积小、重量轻等优点。为避免强电及周围复杂电磁环境对IGBT驱动信号的干扰，将普通的电信号转换为光信号并通过光纤传输的方法日渐成熟。但是，目前光电转换，光电转换部分存在通用性低、可扩展性差、自诊断功能不完善等缺点。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于根据现有技术的不足，提供一种扩展性强、具有自诊断功能的光电转换板卡。
[0004]本实用新型的技术方案是:光电转换板卡，包括PWM电平转换电路、光电转换单元、电光转换单元和背板接口单元，PWM电平转换电路与背板接口单元相接，其特征在于:还包括自诊断单元，所述自诊断单元包括输入诊断单元和输出诊断单元，所述光电转换单元和电光转换单元均有多组，所述光电转换单元包括多路选择器、缓冲器和光电转换电路，背板接口单元经缓冲器Dl与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D2与光电转换电路相连；所述电光转换单元包括多路选择器、缓冲器和电光转换电路，电光转换电路经缓冲器D3与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D4与背板接口单元相连；所述输出诊断单元包括多路选择器和输出自诊断电路，每组光电转换单元的缓冲器D2的输出端与输出自诊断单元的多路选择器的输入端相连，输出自诊断电路的输入端与缓冲器D2的输出端相连，多路选择器的输出端与背板接口单元相连；所述输入诊断单元包括多路选择器和输入自诊断电路，多路选择器的输入端与背板接口单元相连，输出端分多路，分别连接到每组电光转换单元缓冲器D3的输入端。
[0005]优选的是:还包括多路电源输出单元，电源输出单元的输入端与背板接口单元相连，输出端与负载相连。
[0006]优选的是:还包括远程控制单元，所述远程控制单元的输出端分别与光电转换单元和电光转换单元上的多路选择器的使能端相连。
[0007]优选的是:还包括输出状态指示单元和输入状态指示单元，所述输出状态指示单元的输入端与光电转换电路的输入端相连；所述输入状态指不电路的输入端与电光转换电路的输出端相连。
[0008]优选的是:光电转换板卡尺寸为3U板卡，板卡尺寸为100mm*220mm，便于实现集成和扩展。
[0009]优选的是:还包括电源检测单元，经背板接口单元与背板相接。
[0010]本实用新型的有益效果是:
[0011]背板接口单元可扩展，光电转换单元和电光转换单元均有多组，可根据光电转换板卡所应用的系统的需求经背板接口单元扩展光电转换单元和电光转换单元的组数。
[0012]自诊断单元可分别实现对光电转换单元和电光转换单元的故障诊断。
[0013]设计远程控制单元，可通过控制远程控制单元的输出端的高低电平配置多路选择器的使能端的电平，控制光电转换单元和电光转换单元的工作。
[0014]由于一些负载需要独立供电，因此设计了电源输出单元，将背板电源处理后输出以解决负载供电的问题。
[0015]采用3U系列标准板卡，易于实现光电转换板卡的集成和扩展。
【附图说明】
[0016]附图1为本实用新型结构示意图。
[0017]附图2为本实用新型具体实施例远程控制单元电路结构示意图。
[0018]附图3为本实用新型【具体实施方式】输入自诊断电路结构示意图。
[0019]附图4为本实用新型【具体实施方式】输出诊断电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0021]以在列车牵引控制系统中的应用为例，光电转换板卡的结构和工作原理如下:
[0022]光电转换板卡包括PWM电平转换电路、光电转换单元、电光转换单元和背板接口单元，PWM电平转换电路与背板接口单元相接，还包括自诊断单元，自诊断单元包括输入诊断单元和输出诊断单元，本实施例的附图1给出的附图是一组光电转换单元和一组电光转换单元，由于背板接口单元的可扩展性，光电转换单元和电光转换单元均有多组。光电转换单元包括多路选择器10、缓冲器和光电转换电路3，背板接口单元经缓冲器Dl与多路选择器10相连，多路选择器10经缓冲器D2与光电转换电路3相连，光电转换电路的输出端连接到列车的牵引控制单元的驱动模块；电光转换单元包括多路选择器2、缓冲器和电光转换电路4，电光转换电路4的输入端与列车牵引控制单元的驱动模块相连，电光转换电路4的输出端经缓冲器D3与多路选择器2相连，多路选择器2经缓冲器D4与背板接口单元相连；输出诊断单元包括多路选择器和输出自诊断电路，每组光电转换单元的缓冲器D2的输出端与输出自诊断单元的多路选择器6的输入端相连，输出自诊断电路的输入端与缓冲器D2的输出端相连，多路选择器6的输出端与背板接口单元相连；输入诊断单元包括多路选择器I和输入自诊断电路，多路选择器I的输入端与背板接口单元相连，输出端分多路，分别连接到每组电光转换单元缓冲器D3的输入端。
[0023]附图3和附图4分别给出了输入自诊断电路和输出诊断电路的结构示意图。
[0024]如图3所示，输入自诊断电路包括输入端和测试信号端，测试信号端接收来自多路选择器I的测试信号，输入端连接电光转换模块的输出端，测试信号与输入端的两个信号经异或门5后，作为缓冲器D3的输入。每路电光转换单元均有独立的输入自诊断电路，其测试信号端均连接到多路选择器I。
[0025]如图4所示，输出自诊断电路的输出信号端连接到缓冲器D2的输出端，每一路光电转换单元的缓冲器D2的输出端均连接有独立的输出诊断电路，各路输出诊断电路的输出连接到多路选择器6。
[0026]由于列车牵引驱动单元一般需要外部独立供电，为提供方便在光电转换板卡中设计了电源输出电路。电源输出单元7的输入端与背板接口单元相连，其输入电压来自背板供电电压，输出端与牵引驱动单元相连。本实施例中的电源输出电路由4路输出，可输出15V电压，供牵引驱动单元使用。还设置了电源检测9电路，检测背板供电电源的状态。
[0027]光电转换板卡还包括远程控制单元8，远程控制单元8的输出端分别与光电转换单元和电光转换单元上的多路选择器的使能端相连。附图2给出了远程控制单元8的一种实施方式结构示意图，远程控制电路包括远程输入端和板卡输出端图中ENABLE端与多路选择器的使能端相连，多路选择器为低电平使能。可根据需要选择是否进行远程控制。当需要远程控制单元8时，电阻Rl不接入电路，将远程输入端IN+与IN-之间施加24V电压光耦，电路导通，远程输入端和板卡输出端经光耦连接，光耦发射极与地相接，光耦集电极经电阻R2与电源相接，R2输出端为ENABLE端，输出低电平，实现远程控制光电板卡工作的功能。当不需要远程控制单元8工作时，切断远程输入端IN+与IN-之间的电压输入，远程控制单元的板卡输出端工作。将Rl接入电路，Rl输入端与R2相接，输出端接地，ENABLE端固定输出低电平。
[0028]根据需要还可以配置状态指示电路，直观反应板卡的工作状态。状态指示单元包括输出状态指示单元和输入状态指示单元，输出状态指示单元的输入端与光电转换电路的输入端相连；输入状态指示电路的输入端与电光转换电路的输出端相连。状态指示单元由多路LED灯组成，每路LED灯与对应的多路选择器的输出端相连。
[0029]光电转换板卡尺寸为3U板卡，板卡尺寸为100mm*220mm，便于实现集成和扩展。
[0030]背板接口单元接收背板传来的PWM信号，经过PWM电平转换电路将3.3V TTL信号转换为5V TTL信号后传给光电转换电路，将电信号转换为光信号经光纤传输至列车牵引驱动单元。牵引驱动单元的电信号经电光转换单元进行光信号到电信号的转换，反馈到背板。工作中通过多路选择器10和多路选择器2分别选择信号的通路，通过多路选择器6和多路选择器10选择对某一路光电转换单元或电光转换单元进行自诊断。
【主权项】
1.光电转换板卡，包括PWM电平转换电路、光电转换单元、电光转换单元和背板接口单元，PWM电平转换电路与背板接口单元相接，其特征在于:还包括自诊断单元，所述自诊断单元包括输入诊断单元和输出诊断单元，所述光电转换单元和电光转换单元均有多组，所述光电转换单元包括多路选择器、缓冲器和光电转换电路，背板接口单元经缓冲器Dl与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D2与光电转换电路相连；所述电光转换单元包括多路选择器、缓冲器和电光转换电路，电光转换电路经缓冲器D3与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D4与背板接口单元相连；所述输出诊断单元包括多路选择器和输出自诊断电路，每组光电转换单元的缓冲器D2的输出端与输出自诊断单元的多路选择器的输入端相连，输出自诊断电路的输入端与缓冲器D2的输出端相连，多路选择器的输出端与背板接口单元相连；所述输入诊断单元包括多路选择器和输入自诊断电路，多路选择器的输入端与背板接口单元相连，输出端分多路，分别连接到每组电光转换单元缓冲器D3的输入端。
2.如权利要求1所述的光电转换板卡，其特征在于:还包括多路电源输出单元，电源输出单元的输入端与背板接口单元相连，输出端与负载相连。
3.如权利要求1所述的光电转换板卡，其特征在于:还包括远程控制单元，所述远程控制单元的输出端分别与光电转换单元和电光转换单元上的多路选择器的使能端相连。
4.如权利要求1所述的光电转换板卡，其特征在于:还包括输出状态指示单元和输入状态指示单元，所述输出状态指示单元的输入端与光电转换电路的输入端相连；所述输入状态指示电路的输入端与电光转换电路的输出端相连。
5.如权利要求1所述的光电转换板卡，其特征在于:还包括电源检测单元，经背板接口单兀与背板相接。
6.如权利要求1所述的光电转换板卡，其特征在于:光电转换板卡尺寸为3U板卡。
【专利摘要】光电转换板卡，包括PWM电平转换电路、光电转换单元、电光转换单元和背板接口单元，PWM电平转换电路与背板接口单元相接，还包括自诊断单元，自诊断单元包括输入诊断单元和输出诊断单元，光电转换单元和电光转换单元均有多组，光电转换单元包括多路选择器、缓冲器和光电转换电路，背板接口单元经缓冲器D1与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D2与光电转换电路相连；所述电光转换单元包括多路选择器、缓冲器和电光转换电路，电光转换电路经缓冲器D3与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D4与背板接口单元相连。该光电转换板卡通用性强、可扩展性好、并且具有电路自诊断功能。
【IPC分类】G05B19-04
【公开号】CN204360134
【申请号】CN201520084584
【发明人】张鹏, 郝玉福, 李震, 张相田
【申请人】青岛四方车辆研究所有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月5日