[发明专利]一种记录功率器件驱动信号的微秒级波形信息的装置

说明书

技术领域

本装置是用于观测和记录驱动信号微秒级别动态信息的设备，属于专用的高速仪器。

背景技术

功率器件是电力电子领域的常用器件。小型功率器件的驱动较为简单，目前的驱动技术非常可靠，有成熟的驱动电路。大功率的功率器件的驱动技术比较复杂，往往由制造商单独设计，没有成熟的驱动电路。众所周知，驱动信号是微秒级别的数据，从低电平到高电平的转换在几个或十几个微秒内就能完成；而微秒级别的信号不能使用模数转换器件（模数转换器件的转换速度较慢，不能满足实时性要求）来完成采样，高速信号处理的困难是缺乏驱动信号专用记录装置的主要原因。另一方面，驱动电路的可靠性在实验室可通过示波器观测，但驱动电路往往是在现场复杂的环境中出现故障，需要对其进行长期记录和观测，示波器不能满足这种需求（驱动电路会受到示波器探头的干扰，且示波器并不适用于现场的长期监测），在这方面尚无专用设备可以利用。为了给驱动电路的设计和优化提供支撑，需要专用的驱动信号监测的装置。

发明内容

为了以上目的，本发明提供了一种可以记录驱动波形关键信息的装置。该装置是通过以下技术方案来实现的：

(1)      根据设计的驱动波形和现场可能的干扰因素的特点（如周期和幅值等），选择需监测的波形关键点，如上升沿，下降沿，峰值点，干扰点等；

(2)      选择合适的参考值，设计比较器模块捕捉上述关键点，并对时钟进行同步；

(3)      利用电磁波在导线中传输的物理原理设计时间间隔记录模块，时间精度可精确到0.1微秒，该模块用于记录关键点之间的时间间隔；

(4)      将记录的事件和发生时间间隔存入存储模块；

(5)      通过接口模块将数据传到计算机，供设计人员离线分析异常点和异常事件。

本发明的积极效果是填补了驱动器件波形细节特征记录的空白。功率器件是电力电子产品的核心部件，也是最容易发生故障的部件。高速可靠的驱动电路设计一直是一个工程难题。本发明为驱动电路提供长期的监测工具，相对于示波器，成本非常低廉，在复杂的工程现场更为实用和安全。

附图说明

在本专利申请的权利要求书中，具体地指出了本发明的主题，并清楚地对其提出了专利保护。然而参照下面的详细说明和附图，可以更好的理解本发明的有关结构和实现方法以及其目的、特征和优势。

图1给出了装置组成示意图，以说明驱动波形关键点选择，时间同步和时刻记录的原理。

坐标图中的实线是驱动电路的参考波形，它是理想的已知的波形；点划线表示高低电平转换中实际的波形和幅度为a的加性干扰。b为开关波形的高低电平的幅值。T为驱动波形的半周期。关键信息点设计如下：t₁时刻为波形的上升沿开始的时刻，是第一个关键信息点，用来同步装置上的微秒级时钟，该关键点可用比较器检测得到；t₂时刻是波形幅度大于(b+a)的时刻，由幅值触发比较器，表示此刻波形峰值大于（b+a）的事件发生，此时记录和t₁的间隔时间T₁，；t₃时刻表示达到新的稳定电平的时刻，t₄表示波形稳定后，发生幅度大于a的干扰事件的时刻。

装置由四个主要的模块组成，比较器模块负责捕捉关键事件和时钟同步；微秒级计时模块负责测量事件之间的间隔；数据缓冲和存储模块负责存储关键事件和其发生的时刻；接口模块负责和外部设备交互。灰色箭头表示模块之间的数据交互。

以上所述仅是本发明的优选的技术方案，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进与润饰也可以视为本发明的保护范围之内。