CN112349545B - 一种直流开关 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种直流开关，涉及开关技术领域，可以解决现有的直流继电器大电流切换容易引起直流电弧的问题，且可实现过流保护。包括开关主电路、驱动控制电路及开关采样电路，所述开关主电路包括设于回路中的电感元件及MOS管，所述开关主电路输入端与所述电感元件第一端连接，所述电感元件第二端与所述MOS管的漏极连接；所述驱动控制电路的输入端用于连接控制器的输出端，驱动控制电路的输出端至少与所述MOS管的栅极连接；所述开关采样电路包括输出电流采样电路。本发明适用于电流回路通断控制场合中。

Description

一种直流开关

技术领域

本发明涉及开关技术领域，尤其涉及一种直流开关。

背景技术

直流开关又称为直流快速开关或直流快速自动开关，它是一种操作和保护，能对直流电路进行分闸、合闸操作，并在短路、过载时起跳闸保护作用。

在电力系统的一些应用场合中，例如配电场合，通常会采用直流继电器或直流接触器与直流电能表组合作为直流开关以控制大电流回路的通断，从而间接控制负载的运行与停止。

发明人在实现本发明创造的过程中发现：直流继电器在大电流切换场景中容易引起的直流电弧问题，为解决电弧的危害通常需要灭弧装置；直流继电器和直流接触器均为机械装置，存在切换寿命问题，不适合应用于频繁切换场合；直流继电器和直流接触器动作时间较长，负载短路时容易引起事故扩大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种直流开关，可以解决现有的直流继电器大电流切换容易引起直流电弧的问题，且可实现过流保护。

本发明实施例提供一种直流开关，包括：开关主电路、驱动控制电路及开关采样电路，所述开关主电路包括设于回路中的电感元件及MOS管，所述开关主电路输入端与所述电感元件第一端连接，所述电感元件第二端与所述MOS管的漏极连接；

所述驱动控制电路的输入端用于连接控制器的输出端，驱动控制电路的输出端至少与所述MOS管的栅极连接；

所述开关采样电路包括输出电流采样电路，所述输出电流采样电路包括采样电阻，所述采样电阻第一端与所述MOS管源极连接，第二端用于连接控制器输入端，且第二端为开关主电路的输出端。

根据本发明实施例的一种可选方式，所述开关主电路还包括续流二极管，所述续流二极管的阴极连接于开关主电路输入端，阳极连接于所述MOS管的漏极，且与所述电感元件并联。

根据本发明实施例的又一种可选方式，所述输出电流采样电路还包括输入电阻、运算放大器、第一反馈电阻及第二反馈电阻，所述输入电阻的输入端连接于所述采样电阻第一端，输出端连接于所述运算放大器的同相输入端，所述第一反馈电阻第一端连接于运算放大器的反相输入端，第二端连接于运算放大器输出端，所述第二反馈电阻的第一端连接于运算放大器的反相输入端，第二端连接于采样电阻的第二端。

根据本发明实施例的一种可选方式，在所述运算放大器的同相输入端还连接有偏置电路。

根据本发明实施例的一种可选方式，所述偏置电路包括直流电源、第一偏置电阻及第二偏置电阻，所述第一偏置电阻与第二偏置电阻串联，所述第一偏置电阻的输入端与所述直流电源连接，所述第一偏置电阻的输出端还连接于所述运算放大器的同相输入端，所述第二偏置电阻的输出端连接于所述采样电阻第二端。

根据本发明实施例的一种可选方式，所述开关采样电路还包括：开关状态采样电路，所述开关状态采样电路包括第三分压电阻、第四分压电阻及滤波电容，所述第三分压电阻与第四分压电阻串联，所述第三分压电阻的输入端连接于所述MOS管的漏极，所述第四分压电阻的输出端连接于所述采样电阻第二端，所述第三分压电阻与第四分压电阻之间的节点还用于连接控制器的输入端，在所述开关采样电路到所述控制器之间的回路上设有所述滤波电容，所述滤波电容并联于所述第四分压电阻两端。

根据本发明实施例的一种可选方式，所述开关主电路上还连接有防雷电路，所述防雷电路主要由第一二极管、第二二极管、电容及放电电阻构成，所述第一二极管反向并联于开关主电路输入端与输出端，所述第二二极管与所述电容串联后并联于开关主电路输入与输出端，所述放电电阻并联于所述电容两端；或者，

还包括防雷电路，所述防雷电路主要由第一二极管、第二二极管、电容、放电电阻、设于开关主电路中的所述电感元件及与所述续流二极管构成，所述第一二极管反向并联于开关主电路输入端与输出端，所述第二二极管与所述电容串联后并联于开关主电路输入与输出端，所述放电电阻并联于所述电容两端。

根据本发明实施例的一种可选方式，所述开关驱动控制电路包括辅助电源，所述辅助电源通过限流电阻连接于所述MOS管栅极。

根据本发明实施例的一种可选方式，所述开关驱动控制电路包括：第一控制信号输入电路、第二控制信号输入电路、第一三极管及第二三极管，所述第一控制信号输入电路上设有第二电阻，所述第二电阻的输入端用于与所述控制器的第一输出端连接，所述第二电阻的输出端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极分别连接有第三二极管、钳位二极管及上拉电阻；

所述第三二极管的阳极连接于所述第一三极管的集电极，其阴极与所述第二三极管的基极连接；

所述钳位二极管阳极连接于所述第一三极管的集电极，其阴极与所述MOS管的漏极连接；

所述上拉电阻下端与所述第一三极管的集电极连接，上端连接于所述辅助电源；

所述第二控制信号输入电路上设有第三电阻，所述第三电阻的输入端用于与所述控制器的第二输出端连接，所述第三电阻的输出端与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管与第二三极管的发射极分别连接于所述采样电阻的第二端。

本发明实施例提供的一种直流开关，包括开关主电路、驱动控制电路及开关采样电路，由于在开关主电路的回路中设置半导体开关器件MOS管，可以控制电流回路的通断，这样，在对负载供电或断电操作时不会存在电弧现象。

进一步地，由于在开关主电路的回路中设置电感元件，该电感元件作为退藕元件，可以滤除突变电流成分，实现过流保护的作用，从而可以在一定程度上保护电路及电路中的电子元器件与负载。

进一步地，由于设置了开关采样电路，包括输出电流采样电路，可以实现对电流进行采样，进而便于控制器自动准确地控制MOS管的通断，即控制回路的通断，从而一定程度上加强了对电路中的负载及其他电子元件的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一实施例直流开关的电路原理图；

图2为图1中开关主电路一实施例电路原理图；

图3为图1中具有开关采样电路的开关主电路一实施例电路原理图；

图4为图1中开关主电路另一实施例电路原理图；

图5为图1中具有防雷电路的开关主电路一实施例电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本发明，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的发明主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。本文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的一实施例直流开关的电路原理图；图2为图1中开关主电路一实施例电路原理图；图3为图1中具有开关采样电路的开关主电路一实施例电路原理图。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的直流开关，适用于电力配电系统中，用于控制电流回路的通断，进而控制负载的工作与停机，适用于电流回路通断控制场合中。

图中，Iin是直流开关的输入端，用于接供电电源电源，I_O是直流开关的输出端。

所述直流开关可以包括：开关主电路、驱动控制电路及开关采样电路，所述开关主电路包括设于回路中的电感元件及金属-氧化物半导体场效应晶体管M1(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，通常称为MOS管，以下为便于描述，统一采用术语MOS管)，MOS管M1为直流开关的核心开关器件，所述开关主电路输入端Iin与所述电感元件L1第一端连接，所述电感元件为退藕电感，用于防止负载短路或遭受雷击时损坏MOS管，起到保护作用；所述电感元件L1第二端与所述MOS管M1的漏极连接，同时，所述电感元件还可减小MOS管M1导通时引起的干扰。

所述驱动控制电路的输入端用于连接控制器的输出端，控制器也可以认为是处理器，图中均以CPU表示；驱动控制电路的输出端至少与所述MOS管M1的栅极连接。

根据需求，当设备采用该直流开关时，直流开关主电路输出端与负载连接，负载需要供电工作时，MOS管M1导通，开关主电路导通，负载工作；当负载需要停止工作时，关断MOS管M1，开关主电路断开，负载停机。由于核心开关器件是半导体器件的功率MOS管M1，在对负载供电、断电操作时不会存在电弧现象。进一步地，功率MOS管M1的特性使然，基本可以实现无限次对负载供电、断电操作，因此可以适用于频繁电流通断切换场合。

所述开关采样电路包括输出电流采样电路，所述输出电流采样电路用于对输出电流的采样，其包括采样电阻Rs，所述采样电阻Rs第一端与所述MOS管M1源极连接，第二端用于连接控制器输入端，即图中的CPU采样接口，以使控制器实现对输出电流的采样与监视，在必要的时候可以自动切断电路，实现对负载的过流保护。所述采样电阻的第二端为开关主电路的输出端I_O。

具体地，可以设置过流保护阈值，控制器根据采集的实际电流值与设定的过流保护阈值比较判断，进而实现对负载的过流保护控制。

本发明实施例提供的直流开关，包括开关主电路、驱动控制电路及开关采样电路，由于在开关主电路的回路中设置半导体开关器件MOS管以控制电流回路的通断，这样，在对负载供电或断电操作时不会存在电弧现象。

进一步地，由于在开关主电路的回路中设置电感元件，该电感元件作为退藕元件，可以限制突变电流变化率，实现过流保护的作用，从而可以在一定程度上保护电路及电路中的电子元器件与负载。

进一步地，由于设置了开关采样电路，包括输出电流采样电路，可以实现对电流进行采样，进而便于控制器自动准确地控制MOS管的通断，即控制回路的通断，从而一定程度上加强了对电路中的负载及其他电子元件的保护。

参考图4所示，A1和A2分别为控制器或处理器CPU控制端口，在一些实施例中，所述开关驱动控制电路包括辅助电源VCC，辅助电源VCC用于对M1驱动供电，所述第二三极管N2的发射极接电源地，所述辅助电源通过限流电阻连接于所述MOS管栅极。VCC通过限流电阻Rg给M1的栅极与源极之间的电容Cgs充电，流过M1的电流缓慢上升，使得M1逐渐导通，且di/dt较小。从而不会产生很大的电磁干扰，同时也不会有很大电流突变干扰其他电路工作，避免了多路开关并联运行时开关切换、短路保护等引起的分路间干扰问题。推而广之，能够确保不同设备并联时不同设备独立工作而不产生相互间干扰。

具体地，所述开关驱动控制电路还包括：第一控制信号输入电路、第二控制信号输入电路、第一三极管N1及第二三极管N2，所述第一控制信号输入电路上设有第二电阻R1，所述第二电阻R1的输入端用于与所述控制器的第一输出端连接，所述第二电阻R1的输出端与所述第一三极管N1的基极连接，所述第一三极管的集电极分别连接有第三二极管D5、钳位二极管D4及上拉电阻R3；

所述第三二极管D5的阳极连接于所述第一三极管N1的集电极，其阴极与所述第二三极管N2的基极连接；

所述钳位二极管D4阳极连接于所述第一三极管N1的集电极，其阴极与所述MOS管的漏极连接；

所述上拉电阻R3下端与所述第一三极管N1的集电极连接，上端连接于所述辅助电源VCC；

所述第二控制信号输入电路上设有第三电阻R2，所述第三电阻R2的输入端用于与所述控制器的第二输出端连接，所述第三电阻R2的输出端与所述第二三极管N2的基极连接，所述第一三极管N1与第二三极管N2的发射极分别连接于所述采样电阻Rs的第二端。

其中开关驱动控制电路的工作原理为：

MOS管M1强制导通过程：当控制器端口A1给高电平、A2给低电平时，第一三极管N1导通、第二三极管N2关断，VCC通过Rg给M1的Cgs充电，使得M1逐渐导通。流过M1的电流缓慢上升，使得di/dt较小从而不会产生很大的电磁干扰，同时也不会有很大电流突变干扰其他电路工作，避免了多路开关并联运行时开关切换、短路保护等引起的分路间干扰问题。

MOS管M1强制关断过程：控制器端口A2给高电平时，第二三极管N2立即导通，可有效关断功率MOS管M1，并防止误触发。

MOS管M1安全运行状态过程：当MOS管M1强制导通状态执行完毕，将控制器端口A1给定低电平、A2保持低电平，此时MOS管M1保持导通状态，但若输出负载发生短路或其他异常情况导致输出电流瞬间急增达到硬件保护电流阈值Im时，MOS管M1可以从硬件方面自行保护关断，可以有效保护MOS管M1自身及供电电源VCC安全运行，且可以不影响并联的其他支路正常运行，因此该状态称为安全运行状态，解决了MOS管M1等半导体器件直接应用于设备端口容易损坏问题。

其中，设：Vds：MOS管M1导通压降；Rdson：MOS管M1的导通电阻；Vd4：钳位二极管D4导通压降；Vd5：第三二极管D5导通压降；Vbe：第二三极管N2基极发射极间导通压降；Rs为采样电阻Rs的阻值。于是有硬件保护电流阈值为：Im＝(Vd5+Vbe-Vd4)/(Rdson+Rs)，即过流保护阈值设定的公式依据。

本发明实施例中，通过电阻、三极管、二极管的组合形成的电路拓扑，实现了一种具有3种工作状态功率MOS管M1驱动控制方案，可有效保护开关自身，主要是MOS管M1及负载的安全运行。

本实施例提供的开关驱动控制电路用于单控制器或CPU端口、非隔离型MOS管M1的驱动控制。实际应用中，可通过光耦等信号隔离器件实现隔离驱动，信号隔离器可为光电耦合器、磁耦合器或电容耦合器；也可对电路中部分电子元器件进行简化，更改后的电路也应视为本发明实施例的延伸。

继续参看图1或图2所示，当需要关断负载时，MOS管M1突然关断(包括正常关断和电流过大时产生的保护关断)，在L1因电流不能突变会产生较大的感应电压，此感应电压加在MOS管M1的漏极，容易使MOS管M1击穿。因此，在一些实施例中，所述开关主电路还包括续流二极管D3，所述续流二极管D3的阴极连接于供电电源VCC输出端，阳极连接于所述MOS管M1的漏极，且与所述电感元件L1并联。

继续参看图1及图3所示，所述输出电流采样电路还包括输入电阻R6、运算放大器U1及反馈电阻R4、R5，其中，运算放大器U1包括同相输入端与反相输入端；所述输入电阻R6的输入端连接于所述采样电阻Rs第一端，输出端连接于所述运算放大器U1的同相输入端，所述反馈电阻R5第一端连接于运算放大器U1的反相输入端，第二端连接于运算放大器U1输出端，所述反馈电阻R4的第一端连接于运算放大器U1的反相输入端，第二端连接于Rs的第二端。这样，输出电流经采样电阻Rs后转化成电压Virs(即Rs两端电压)，经运算放大器U1后转化成控制器易于识别的采样电压Vio，使得采样电压Vio处于控制器易于识别的电压范围，从而可以提高电流采样精度。

可以理解的是，为了保证运算放大器U1不失真地将信号放大到CPU便于检测的电压范围，需要保证运算放大器U1输出端电压，因此，在一些实施例中，所述运算放大器U1的同相输入端还连接有偏置电路，这样通过偏置电路增加运算放大器输出端的端电压，可以提高信号放大后CPU对电流放电信号的采样精度。

具体地，所述偏置电路采用直流偏置电路，包括直流电源、第一偏置电阻R8及第二偏置电阻R7，所述直流电源可以为VCC1，所述第一偏置电阻R8与第二偏置电阻R7串联，所述第一偏置电阻R8的输入端与所述直流电源连接，所述第一偏置电阻R8的输出端还连接于所述运算放大器U1的同相输入端，所述第二偏置电阻R7的输出端连接于所述采样电阻Rs第二端。

为了实现对开关状态的监测，所述开关采样电路还包括：开关状态采样电路，所述开关状态采样电路包括第三分压电阻R9及第四分压电阻R10，所述第三分压电阻R9与第四分压电阻R10串联，所述第三分压电阻R9的输入端连接于所述MOS管M1的漏极，所述第四分压电阻R10的输出端连接于所述采样电阻Rs第二端，所述第三分压电阻R9与第四分压电阻R10之间的节点还用于连接控制器的输入端。通过第三分压电阻R9与第四分压电阻R10分压构成开关状态采样电路，用于采集电压情况，控制器根据电压采样情况判别电路实际处于导通还是关断状态，从而实现对电路的真实运行状态的监视。

在一些实施例中，所述开关状态采样电路还包括滤波电容，在所述开关采样电路到所述控制器之间的回路上设有所述滤波电容，所述滤波电容并联于所述第四分压电阻两端。

在现有的电流配电系统中，除了背景技术中描述的一种现有技术外，还有利用固体继电器与直流检测结合的方案作为开关控制电流的通断。但是，该种方式形成的回路通流量小、不能承受雷击、容易损坏，不能承受大电流冲击。

参看图1及图5所示，为了降低本实施例中的直流开关遭受雷击的可能性，所述开关主电路上还连接有防雷电路，在一些实施例中，所述防雷电路主要由第一二极管D1、第二二极管D2、电容C1、放电电阻Rc、前述设于开关主电路中的电感元件L1及与续流二极管D3构成，所述第一二极管D1反向并联于开关主电路输入端与输出端，所述第二二极管D2与所述电容C1串联后并联于开关主电路输入与输出端，所述放电电阻Rc并联于所述电容C1两端。

本方案防雷的原理简单说就是将浪涌电流通过支路分流，从而避免浪涌电流过大对直流开关中的元件，主要是MOS管M1的损坏，进而保护具有该直流开关的设备。

基于支路分流的防雷原理，可以通过增减电流泄放回路以对本方案进行改进，涉及的该防雷原理的变形方案也应视为本发明的延伸，属于该发明的保护范围。

其工作原理为：当雷击浪涌电流由Iin进Io输出时，浪涌电流流经支路1：Iin→L1→M1→Rs→Io；及支路2：Iin→D2→C1→IO；Rc与C1并联，Rc主要用于Rc的放电，阻抗较大可以忽略。在两条电流分流支路中，由于L1的存在，使得支路1的电流上升缓慢，同时在该支路电流达到保护阈值Im后，M1会立即关断(小于1us)，从而防止M1过流损坏，因此浪涌电流主要由支路2承担。

当雷击浪涌电流由Io进Iin输出时，浪涌电流流经支路1：Io→Rs→M1或DT→L1或D3→Iin；支路2：Io→D1→Iin。由于支路2的导通压降远小于支路1，因此浪涌电流主要由支路2承担。

可以理解的是，基于分流防雷的技术构思，在另一些可替换实施例中，所述防雷电路主要由第一二极管D1、第二二极管D2、电容C1及放电电阻Rc构成，即前述的分流支路2，所述第一二极管D1反向并联于开关主电路输入端与输出端，所述第二二极管D2与所述电容C1串联后并联于开关主电路输入与输出端，所述放电电阻Rc并联于所述电容C1两端。

其防雷工作原理：当雷击浪涌电流由Iin进Io输出时，浪涌电流流经支路2：Iin→D2→C1→IO；Rc与C1并联，但Rc主要用于Rc的放电，阻抗较大可以忽略。在两条电流支路中，由于L1的存在，使得支路1的电流上升缓慢，同时在该支路电流达到保护阈值Im后，M1会立即关断(小于1us)，从而防止M1过流损坏。同样地，当雷击浪涌电流由Io进Iin输出时，也是由该分流支路2实现分流，起到过流保护的作用。

为了更加清楚地说明本发明实施例提供的技术方案及工作原理，现结合图1对其一个实施例进行说明：

当负载需要供电时，CPU通过控制端子A1、A2，先给定A1高电平、A2低电平使得M1强制导通，然后将给定A1低电平、A2保持不变，使得开关处于安全运行状态，维持负载合理供电；当负载需要断电时，CPU通过给定A2高电平，关断M1开关停止为负载供电。

当M1导通给负载供电过程中，若负载变大超出设定电流Img(根据需求人为设定电流限值，该电流值应小于前述的公式计算得到电流限值)，CPU通过判断给定A2高电平，从而关断开关停止为负载供电，并上报异常。

当M1导通给负载供电过程中，遇到负载侧短路使得瞬间负载电流大幅度上升时，开关驱动控制电路硬件触发过流保护机制，切断负载，实现电路硬件保护，锁存电路状态并上报异常。

当异常发生后，CPU可根据设定情况尝试恢复供电；若异常消失则继续供电，异常仍存在则停止供电。

当开关遭受雷击等冲击性电流时，开关可以通过防雷电路中不同电流支路泄放电流，以保护自身安全运行。

综上，本发明实施例提供的直流开关，以功率MOS管M1作为主要开关器件，能够实现直流大电流的开关切换，并具有体积小、成本低、便于集成等优点。可有效保护开关自身及负载的安全运行。

因此，本设计可广泛应用于大电流直流继电切换、功率电路热插拔对接端口场景。

当设备遭受雷击浪涌冲击时，通过防雷电路能够有效保护设备不受损坏；由于其具有较强的抗雷击浪涌能力、保护及时、便于远程自动化控制的特点，可以适用于当前5G产品的分户分路控制、户外抱杆塔装场景、生活区工作区的潮汐电能控制以节约电能等场合中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种直流开关，其特征在于，包括：开关主电路、驱动控制电路及开关采样电路，所述开关主电路包括设于回路中的电感元件及MOS管，所述开关主电路输入端与所述电感元件第一端连接，所述电感元件第二端与所述MOS管的漏极连接；

所述驱动控制电路的输入端用于连接控制器的输出端，驱动控制电路的输出端至少与所述MOS管的栅极连接；

所述开关采样电路包括输出电流采样电路，所述输出电流采样电路包括采样电阻，所述采样电阻第一端与所述MOS管源极连接，第二端用于连接控制器输入端，且第二端为开关主电路的输出端；

所述驱动控制电路包括：辅助电源，所述辅助电源通过限流电阻连接于所述MOS管栅极；

所述驱动控制电路还包括：第一控制信号输入电路、第二控制信号输入电路、第一三极管及第二三极管，所述第一控制信号输入电路上设有第二电阻，所述第二电阻的输入端用于与所述控制器的第一输出端连接，所述第二电阻的输出端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极分别连接有第三二极管、钳位二极管及上拉电阻；

所述第三二极管的阳极连接于所述第一三极管的集电极，其阴极与所述第二三极管的基极连接；

所述钳位二极管阳极连接于所述第一三极管的集电极，其阴极与所述MOS管的漏极连接；

所述上拉电阻下端与所述第一三极管的集电极连接，上端连接于所述辅助电源；

所述第二控制信号输入电路上设有第三电阻，所述第三电阻的输入端用于与所述控制器的第二输出端连接，所述第三电阻的输出端与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管与第二三极管的发射极分别连接于所述采样电阻的第二端。

2.根据权利要求1所述的直流开关，其特征在于，所述开关主电路还包括续流二极管，所述续流二极管的阴极连接于开关主电路输入端，阳极连接于所述MOS管的漏极，且与所述电感元件并联。

3.根据权利要求1所述的直流开关，其特征在于，所述输出电流采样电路还包括输入电阻、运算放大器、第一反馈电阻及第二反馈电阻，所述输入电阻的输入端连接于所述采样电阻第一端，输出端连接于所述运算放大器的同相输入端，所述第一反馈电阻第一端连接于运算放大器的反相输入端，第二端连接于运算放大器输出端，所述第二反馈电阻的第一端连接于运算放大器的反相输入端，第二端连接于采样电阻的第二端。

4.根据权利要求3所述的直流开关，其特征在于，在所述运算放大器的同相输入端还连接有偏置电路。

5.根据权利要求4所述的直流开关，其特征在于，所述偏置电路包括直流电源、第一偏置电阻及第二偏置电阻，所述第一偏置电阻与第二偏置电阻串联，所述第一偏置电阻的输入端与所述直流电源连接，所述第一偏置电阻的输出端还连接于所述运算放大器的同相输入端，所述第二偏置电阻的输出端连接于所述采样电阻第二端。

6.根据权利要求1所述的直流开关，其特征在于，所述开关采样电路还包括：开关状态采样电路，所述开关状态采样电路包括第三分压电阻、第四分压电阻及滤波电容，所述第三分压电阻与第四分压电阻串联，所述第三分压电阻的输入端连接于所述MOS管的漏极，所述第四分压电阻的输出端连接于所述采样电阻第二端，所述第三分压电阻与第四分压电阻之间的节点还用于连接控制器的输入端，在所述开关采样电路到所述控制器之间的回路上设有所述滤波电容，所述滤波电容并联于所述第四分压电阻两端。

7.根据权利要求2所述的直流开关，其特征在于，所述开关主电路上还连接有防雷电路，所述防雷电路主要由第一二极管、第二二极管、电容及放电电阻构成，所述第一二极管反向并联于开关主电路输入端与输出端，所述第二二极管与所述电容串联后并联于开关主电路输入与输出端，所述放电电阻并联于所述电容两端。

8.根据权利要求2所述的直流开关，其特征在于，还包括防雷电路，所述防雷电路主要由第一二极管、第二二极管、电容、放电电阻、设于开关主电路中的所述电感元件及与所述续流二极管构成，所述第一二极管反向并联于开关主电路输入端与输出端，所述第二二极管与所述电容串联后并联于开关主电路输入与输出端，所述放电电阻并联于所述电容两端。

Images