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电平转接板设计案例

一、电路设计需求

某研究生在研究一种风机变流器，其拓扑结构为两电平背靠背结构。其拓扑

如图1所示。

图1风机变流器拓扑

他需要设计一个简易硬件验证平台，经过多次考虑，主电路采用智能功率模

块PM75RL1A060，该研究生已经设计好该硬件电路的驱动模块，主控板采用

28335芯片（简易控制板），输出GPIO均用排针焊接。此时他需要设计一个转接

板，将28335的触发信号EPWM的3.3V转换为5V作为驱动板的输入，同时还

要有故障与门保护电路，故障保护逻辑按照智能功率模块手册进行设计。

图2智能功率模块

输出的电平转换信号均用简易牛角或牛角作为底座进行连接。该研究生为了

方便连线和使用不同型号的控制板，控制板EPWM输出用杜邦线连接进入转接

板，但转接板仍用简易牛角座。

转接板要有自己独立的电源，能够提供24V转5V的供电，5V转3.3V供

电。

二、电平转换芯片：Ti的74LVC4245APW

图3电平转换芯片

3.3V转5V芯片优先选择Ti公司的74LVC4245APW系列芯片，设计人员可

将SN74LVC4245A器件端子输出切换到正常的全3.3V或全5V，无需重新布局

电路板。这样就可以实现EPWM信号的电平转换，处于对称结构，采用3个电

平转换芯片，前两个负责风机变流器的背靠背结构PWM信号转换，第一块输入

端为EPWM1A-EPWM3B，输出端为PWM1A-PWM3B，第二块输入端为

EPWM4A-EPWM6B，输出端为PWM4A-PWM6B，第三个电平转换芯片负责将

故障信号从5V转为3.3V（故障不动作时为高电平在该智能功率模块下），总故

障信号输入Fo，总输出为fo。

图4电平转换典型电路

3.3V与5V电源输入加薄膜电容，0805封装，型号为0805/100pF。由于EPWM

信号在不动作时为低电平信号，因此对EPWM信号进行电平下拉，阻值为47k

电阻，封装1206。EPWM1A-EPWM6B全部加探测点，PWM1A-PWM6B全部加

探测点。GND全部接数字GND。EPWM输入输出采用简易牛角底座

二、与门故障保护芯片：SN74LS21DR

设置故障保护与门芯片作用是任意管脚故障，功率模块给出低电平信号，使

得故障保护动作，与门有一路为0时，输出即为0，DSP内执行故障操作。选择

Ti公司的SN74LS21DR型号与门芯片。

图5与门芯片

由于各个支路故障信号在不动作时为高电平信号，因此对故障信号进行电平

上拉5V，阻值为47k电阻，封装1206。5V电源输入加薄膜电容，0805封装，

型号为0805/100μF。

图5与门电路原理

三、电源部分

按照24V转5V供电，设置供电系统。电源模块选择金升阳VRB2412LD-

30WR3，24V输入接稳压二极管，同时增设100μF/50V电解电容和0805/100pF

薄膜电容。5V转3.3V选择LM1117S-3.3，设计外围电路。增加保险电路，

图6电源模块

同时选择LED灯，作为电源输入指示。

LED灯的限流电阻参数计算步骤如下：

LED型号选择XL-2012UGC，手册指出二极管的安全工作范围：

iP

30mA，75mW

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