CN108233902A - 一种固态功率控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固态功率控制器，包括控制保护模块、电源模块和光电隔离模块，电源模块和光电隔离模块分别与控制保护模块相连，电源模块用于对控制保护模块提供电源，光电隔离模块用于将控制信号发送至控制保护模块，并实现控制信号与控制保护模块之间的隔离，控制保护模块分别连接主功率管和辅助功率管，主功率管经分压电阻与辅助功率管相连，第二功率管两端并联有负载，外部控制信号经光电隔离模块发送至控制保护模块，从而控制主功率管和辅助功率管的通断。本发明结构简单，不仅能够减小功率管的导通损耗，而且能够在器件发生短路故障时及时关断功率管，保证系统正常工作，体积小，重量轻，能够适用于各种负载。

Description

一种固态功率控制器
技术领域
本发明涉及智能开关装置领域，尤其涉及一种固态功率控制器。
背景技术
固态功率控制器是集断路器线路保护功能和固态继电器可靠性于一体的智能开关装置，具有开关速度快、无触点、无电弧、电磁干扰小及可靠性高的优点。固态功率控制器在导通和关断的时刻，由于开关器件的延时，使得电压和电流有相当的重合部分，这就导致了很大的功率损耗，因此固态功率控制器的开关器件都采用POSFET管，在开关管开通前使电压下降到零，实现零电压开通，并在开关管关断前，使其电流减小到零，实现零电流关断。
但是，现有的固态功率控制器的功率管在导通时，功率管的导通损耗较大，且功率管的驱动控制电路比较复杂，从而造成固态功率控制器的体积增大，可靠性降低。此外，固态功率开关管发生短路故障时，功率电路中会流过很大的冲击电流，负载发生短路故障时，功率管的漏-源极电压快速上升，此时若不及时关断功率管则会造成固态功率控制器的损坏，影响负载的正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固态功率控制器，不仅能够减小功率管的导通损耗，而且能够在器件发生短路故障时及时关断功率管，保证系统正常工作。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固态功率控制器，包括控制保护模块、电源模块和光电隔离模块，电源模块和光电隔离模块分别与控制保护模块相连，电源模块用于对控制保护模块提供电源，光电隔离模块用于将控制信号发送至控制保护模块，并实现控制信号与控制保护模块之间的隔离，所述控制保护模块分别连接主功率管和辅助功率管，主功率管经分压电阻与辅助功率管相连，第二功率管两端并联有负载，外部控制信号经光电隔离模块发送至控制保护模块，从而控制主功率管和辅助功率管的通断。
优选地，所述控制保护模块包括控制器及与控制器相连的主功率管驱动电路和辅助功率管驱动电路，主功率管驱动电路与主功率管的栅极相连，主功率管的源极经分压电阻与辅助功率管的漏极相连，辅助功率管的栅极与辅助功率管驱动电路相连，负载并联在辅助功率管驱动电路两端，所述主功率管的漏极及负载分别与电流采样电路相连，电流采样电路的输出端与负载电流检测电路相连，负载电流检测电路与控制器相连，所述辅助功率管驱动电路的源极与电压采样电路相连，电压采样电路的输出端与负载电压检测电路相连，负载电压检测电路与控制器相连。
优选地，所述电流采样电路采集负载两端的电流，经负载电流检测电路对采集到的电流信号进行处理，并将负载电流状态发送至控制器；电压采样电路采集负载两端的电压，经负载电压检测电路对采集到的电压信号进行处理，并将负载电压状态发送至控制器，由控制器对负载电流状态和负载电压状态信号进行处理，当系统中发生故障时，控制器发出主功率驱动信号和辅助功率驱动信号，控制主功率管和辅助功率管关断。
优选地，所述主功率管和辅助功率管均采用MOSFET管。
优选地，所述电压采样电路采用采样电阻，电流采样电路采用霍尔传感器。
本发明利用控制保护模块来实现功率管的导通和闭合，当系统中发生故障时，控制器发出主功率驱动信号和辅助功率驱动信号，控制主功率管和辅助功率管关断，动作迅速，安全可靠；主功率管驱动电路和辅助功率管驱动电路的驱动信号均由外部控制信号和跳闸状态信号经控制器判断产生，能够减小导通压降，降低功率管的导通损耗。本发明结构简单，不仅能够减小功率管的导通损耗，而且能够在器件发生短路故障时及时关断功率管，保证系统正常工作，体积小，重量轻，能够适用于各种负载。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明所述控制保护模块的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1及图2所示，本发明所述的一种固态功率控制器，包括控制保护模块、电源模块和光电隔离模块，电源模块和光电隔离模块分别与控制保护模块相连，电源模块用于对控制保护模块提供电源，光电隔离模块用于将控制信号发送至控制保护模块，并实现控制信号与控制保护模块之间的隔离，控制保护模块分别连接主功率管和辅助功率管，主功率管经分压电阻与辅助功率管相连，第二功率管两端并联有负载，外部控制信号经光电隔离模块发送至控制保护模块，从而控制主功率管和辅助功率管的通断，在本实施例中，主功率管和辅助功率管均采用MOSFET管。
控制保护模块包括控制器及与控制器相连的主功率管驱动电路和辅助功率管驱动电路，主功率管驱动电路与主功率管的栅极相连，主功率管的源极经分压电阻与辅助功率管的漏极相连，辅助功率管的栅极与辅助功率管驱动电路相连，负载并联在辅助功率管驱动电路两端，所述主功率管的漏极及负载分别与电流采样电路相连，电流采样电路的输出端与负载电流检测电路相连，负载电流检测电路与控制器相连，辅助功率管驱动电路的源极与电压采样电路相连，电压采样电路的输出端与负载电压检测电路相连，负载电压检测电路与控制器相连，在本实施例中，电压采样电路采用采样电阻，电流采样电路采用霍尔传感器。
主功率管驱动电路和辅助功率管驱动电路的驱动信号均由外部控制信号和跳闸状态信号经控制器判断产生，上述过程为现有技术不再赘述。
电流采样电路采集负载两端的电流，经负载电流检测电路对采集到的电流信号进行处理，并将负载电流状态发送至控制器；电压采样电路采集负载两端的电压，经负载电压检测电路对采集到的电压信号进行处理，并将负载电压状态发送至控制器，由控制器对负载电流状态和负载电压状态信号进行处理，当负载中发生故障时，控制器发出主功率驱动信号和辅助功率驱动信号，控制主功率管和辅助功率管关断。
本发明结构简单，不仅能够减小功率管的导通损耗，而且能够在器件发生短路故障时及时关断功率管，保证系统正常工作，体积小，重量轻，能够适用于各种负载。

Claims (5)

1.一种固态功率控制器，其特征在于：包括控制保护模块、电源模块和光电隔离模块，电源模块和光电隔离模块分别与控制保护模块相连，电源模块用于对控制保护模块提供电源，光电隔离模块用于将控制信号发送至控制保护模块，并实现控制信号与控制保护模块之间的隔离，所述控制保护模块分别连接主功率管和辅助功率管，主功率管经分压电阻与辅助功率管相连，第二功率管两端并联有负载，外部控制信号经光电隔离模块发送至控制保护模块，从而控制主功率管和辅助功率管的通断。
2.如权利要求1所述的一种固态功率控制器，其特征在于：所述控制保护模块包括控制器及与控制器相连的主功率管驱动电路和辅助功率管驱动电路，主功率管驱动电路与主功率管的栅极相连，主功率管的源极经分压电阻与辅助功率管的漏极相连，辅助功率管的栅极与辅助功率管驱动电路相连，负载并联在辅助功率管驱动电路两端，所述主功率管的漏极及负载分别与电流采样电路相连，电流采样电路的输出端与负载电流检测电路相连，负载电流检测电路与控制器相连，所述辅助功率管驱动电路的源极与电压采样电路相连，电压采样电路的输出端与负载电压检测电路相连，负载电压检测电路与控制器相连。
3.如权利要求2所述的一种固态功率控制器，其特征在于：所述电流采样电路采集负载两端的电流，经负载电流检测电路对采集到的电流信号进行处理，并将负载电流状态发送至控制器；电压采样电路采集负载两端的电压，经负载电压检测电路对采集到的电压信号进行处理，并将负载电压状态发送至控制器，由控制器对负载电流状态和负载电压状态信号进行处理，当系统中发生故障时，控制器发出主功率驱动信号和辅助功率驱动信号，控制主功率管和辅助功率管关断。
4.如权利要求3所述的一种固态功率控制器，其特征在于：所述主功率管和辅助功率管均采用MOSFET管。
5.如权利要求4所述的一种固态功率控制器，其特征在于：所述电压采样电路采用采样电阻，电流采样电路采用霍尔传感器。
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