CN112713884A - 一种用于低电压直流大电流电路的电子开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其包括电子开关PCB板、多个二极管、多个NMOS管、具有测温功能的温度开关、熔丝，多个二极管的阳极通过熔丝与主回路正极电连接，多个二极管的阴极与主回路负极电连接，多个NMOS管的漏极与主回路负极电连接，多个NMOS管的栅极与电子开关PCB板的电路电连接，多个NMOS管的源极分别与熔丝的一端和电子开关PCB板的电路电连接，温度开关的两端分别与电子开关PCB板的电路电连接，该电子开关导通时二极管导通，温度开关采集的温度达到限定值时温度开关自动导通，电子开关PCB板改变NMOS管的栅极和源极的电压使NMOS管导通；优点是其规定了电流的流向，从而使得低电压直流大电流电路的控制简单化，同时降低了成本。

Description

一种用于低电压直流大电流电路的电子开关

技术领域

本发明涉及一种电子开关，尤其是涉及一种用于低电压直流大电流电路的电子开关。

背景技术

低电压直流大电流电路(电压48V及以下，电流在100A的级别)中通常串联有一个用于对回路通断进行间隙性控制的开关，而低电压直流大电流电路中电流的大小和电流的流向则分别由其它结构进行控制。传统的低电压直流大电流电路中通常采用触点开关，但是触点开关动作时会产生电弧，这就影响了低电压直流大电流电路的工作安全性和使用寿命。为了解决电弧问题，业内人员提出用电子开关替代触点开关对回路通断进行间隙性控制，电子开关动作时不会产生电弧，从而提高了低电压直流大电流电路的工作安全性，延长了低电压直流大电流电路的使用寿命。但是，无论是采用触点开关还是采用电子开关，由于低电压直流大电流电路中电流的大小和电流的流向需分别由其它结构进行控制，因此导致控制复杂，且成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其在实现对回路通断进行间隙性控制的前提下，规定了电流的流向，从而使得低电压直流大电流电路的控制简单化，同时降低了成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其特征在于包括电子开关PCB板、多个二极管、多个NMOS管、具有测温功能的温度开关、熔丝，多个所述的二极管的阳极相连接，且其公共连接端与所述的熔丝的一端电连接，所述的熔丝的另一端与低电压直流大电流电路的主回路正极电连接，多个所述的二极管的阴极相连接，且其公共连接端与低电压直流大电流电路的主回路负极电连接，多个所述的NMOS管的漏极相连接，且其公共连接端与低电压直流大电流电路的主回路负极电连接，多个所述的NMOS管的栅极相连接，且其公共连接端与所述的电子开关PCB板的电路电连接，多个所述的NMOS管的源极相连接，且其公共连接端分别与所述的熔丝的一端和所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关的两端分别与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关采集多个所述的二极管同时工作时的温度；该电子开关导通时所述的二极管导通工作，所述的温度开关采集到的多个所述的二极管同时工作时的温度达到限定值时所述的温度开关自动导通，所述的电子开关PCB板根据所述的温度开关的导通改变所述的NMOS管的栅极和源极的电压使所述的NMOS管导通工作实现分流，所述的温度开关采集到的多个所述的二极管同时工作时的温度下降至正常工作温度时所述的温度开关自动断开，所述的电子开关PCB板根据所述的温度开关的断开改变所述的NMOS管的栅极和源极的电压使所述的NMOS管断开工作。

所述的二极管的数量和所述的NMOS管的数量均为4个。

所述的电子开关PCB板的正面上贴设有相互独立的第一导流铜片、第二导流铜片和第三导流铜片，所述的电子开关PCB板的背面上设置有第一双排针和第二双排针，所述的第一双排针和所述的第二双排针均具有20针，所述的第一双排针的第1针至第6针及第11针至第16针为空脚，所述的第一双排针的第7针、第8针、第17针、第18针的顶端穿过所述的电子开关PCB板与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的第一双排针的第9针、第10针、第19针、第20针的顶端穿过所述的电子开关PCB板和所述的第一导流铜片与所述的第一导流铜片接触电连接，所述的第一双排针插入低电压直流大电流电路的主回路PCB板上，且所述的第一双排针的第9针、第10针、第19针、第20针与低电压直流大电流电路的主回路正极连接，所述的第二双排针的第1针至第3针及第11针至第13针为空脚，所述的第二双排针的第3针至第10针及第13针至第20针穿过所述的电子开关PCB板和所述的第三导流铜片与所述的第三导流铜片接触电连接，所述的第二双排针插入低电压直流大电流电路的主回路PCB板上，且所述的第二双排针的第4针至第10针及第14针至第20针与低电压直流大电流电路的主回路负极连接，所述的第三导流铜片向上一体延伸设置有竖直延伸部，多个所述的二极管并排设置于所述的竖直延伸部的正面上，所述的二极管的阳极与所述的第二导流铜片电连接，所述的二极管的阴极与所述的竖直延伸部电连接，所述的竖直延伸部的背面上设置有铝散热器，多个所述的NMOS管并排设置于所述的铝散热器的背面上，所述的NMOS管的漏极与所述的竖直延伸部电连接，所述的NMOS管的栅极通过所述的第一双排针的第17针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的NMOS管的源极与所述的第二导流铜片电连接，所述的NMOS管的源极通过所述的第一双排针的第18针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关贴设于所述的竖直延伸部上，所述的温度开关采集所述的竖直延伸部上的温度即采集设置于所述的竖直延伸部的正面上的多个所述的二极管同时工作时的温度，所述的温度开关的一端通过所述的第一双排针的第7针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关的另一端通过所述的第一双排针的第8针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的熔丝的一端与所述的第二导流铜片电连接，所述的熔丝的另一端与所述的第一导流铜片电连接。在此，电子开关PCB板是第一导流铜片、第二导流铜片和第三导流铜片及第一双排针和第二双排针的支撑结构；第一双排针和第二双排针提供标准的控制接口，能与低电压直流大电流电路的主回路PCB板连接；第一双排针的第1针至第6针及第11针至第16针为空脚，第一双排针的第7针、第8针、第17针、第18针因电子开关PCB板的电路的布局而使用，第二双排针的第1针、第2针、第3脚、第11针、第12针、第13针为空脚；铝散热器用于对导流主件即第三导流铜片的散热。

所述的竖直延伸部悬于所述的第二导流铜片的正上方。由于二极管贴设于竖直延伸部的正面上，NMOS管贴设于铝散热器的背面上，铝散热器的正面与竖直延伸部的背面贴在一起，因此为了使得该电子开关的整体结构紧凑，且为了方便连接二极管的阳极及NMOS管的栅极和源极，将竖直延伸部设置于位于第二导流铜片的正上方。

所述的铝散热器由一体设置的散热板和散热块组成，所述的散热板设置于所述的竖直延伸部的背面上，多个所述的NMOS管并排设置于所述的散热板的背面上，所述的散热块位于所述的散热板的顶部上，所述的散热块上开设有多条并行的散热通道。由于铝散热器的正面需贴在竖直延伸部的背面上，且铝散热器的背面要贴多个NMOS管，因此将铝散热器的一部分设计为板式结构的散热板；散热块有多条散热通道，散热性能好。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)二极管的阳极通过熔丝与低电压直流大电流电路的主回路正极电连接，二极管的阴极与低电压直流大电流电路的主回路负极电连接，即在该电子开关导通时二极管导通工作，二极管保证了电流单向导通，从而使得低电压直流大电流电路的控制简单化，同时降低了成本。

2)由于二极管导通后会产生温度变化，而高温会损坏二极管，因此设置温度开关和NMOS管，利用温度开关采集多个二极管同时工作时的温度，当采集的温度达到限定值时决定NMOS管导通进行分流，这样能够确保二极管的持续导通工作。

3)熔丝能够防止该电子开关短路。

附图说明

图1为本发明的电子开关的电路结构示意图；

图2为本发明的电子开关的结构示意图一；

图3为本发明的电子开关的结构示意图二。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出的一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，如图所示，其包括电子开关PCB板1、4个二极管2、4个NMOS管3、具有测温功能的温度开关4、熔丝5，4个二极管2的阳极A相连接，且其公共连接端与熔丝5的一端电连接，熔丝5的另一端与低电压直流大电流电路的主回路正极电连接，4个二极管2的阴极K相连接，且其公共连接端与低电压直流大电流电路的主回路负极电连接，4个NMOS管3的漏极D相连接，且其公共连接端与低电压直流大电流电路的主回路负极电连接，4个NMOS管3的栅极G相连接，且其公共连接端与电子开关PCB板1的电路电连接，4个NMOS管3的源极S相连接，且其公共连接端分别与熔丝5的一端和电子开关PCB板1的电路电连接，温度开关4的两端分别与电子开关PCB板1的电路电连接，温度开关4采集4个二极管2同时工作时的温度；该电子开关导通时二极管2导通工作，二极管2持续工作发热，温度开关4采集4个二极管2同时工作时的温度，当温度超过限定值时温度开关4自动导通，电子开关PCB板1根据温度开关4的导通改变NMOS管3的栅极G和源极S的电压使NMOS管3导通工作实现分流，NMOS管3分流时通过二极管2的电流减小，二极管的温度会下降，当二极管2工作的温度下降到正常工作温度时，温度开关4自动断开，电子开关PCB板1根据温度开关4的断开改变NMOS管3的栅极G和源极S的电压使NMOS管3断开停止工作，二极管2再次单独工作，这样就能够保持持续工作。

在本实施例中，电子开关PCB板1的正面上贴设有相互独立的第一导流铜片61、第二导流铜片62和第三导流铜片63，电子开关PCB板1的背面上设置有第一双排针X和第二双排针Y，第一双排针X和第二双排针Y均具有20针，第一双排针X的第1针至第6针及第11针至第16针为空脚，第一双排针X的第7针、第8针、第17针、第18针的顶端穿过电子开关PCB板1与电子开关PCB板1的电路电连接，第一双排针X的第9针、第10针、第19针、第20针的顶端穿过电子开关PCB板1和第一导流铜片61与第一导流铜片61接触电连接，第一双排针X插入低电压直流大电流电路的主回路PCB板上，且第一双排针X的第9针、第10针、第19针、第20针与低电压直流大电流电路的主回路正极连接，第二双排针Y的第1针至第3针及第11针至第13针为空脚，第二双排针Y的第3针至第10针及第13针至第20针穿过电子开关PCB板1和第三导流铜片63与第三导流铜片63接触电连接，第二双排针Y插入低电压直流大电流电路的主回路PCB板上，且第二双排针Y的第4针至第10针及第14针至第20针与低电压直流大电流电路的主回路负极连接，第三导流铜片63向上一体延伸设置有竖直延伸部64，4个二极管2并排设置于竖直延伸部64的正面上，二极管2的阳极A与第二导流铜片62电连接，二极管2的阴极K与竖直延伸部64电连接，竖直延伸部64的背面上设置有铝散热器7，4个NMOS管3并排设置于铝散热器7的背面上，NMOS管3的漏极D与竖直延伸部64电连接，NMOS管3的栅极G通过第一双排针X的第17针与电子开关PCB板1的电路电连接，NMOS管3的源极S与第二导流铜片62电连接，NMOS管3的源极S通过第一双排针X的第18针与电子开关PCB板1的电路电连接，温度开关4贴设于竖直延伸部64上，温度开关4采集竖直延伸部64上的温度即采集设置于竖直延伸部64的正面上的4个二极管2同时工作时的温度，温度开关4的一端通过第一双排针X的第7针与电子开关PCB板1的电路电连接，温度开关4的另一端通过第一双排针X的第8针与电子开关PCB板1的电路电连接，熔丝5的一端与第二导流铜片62电连接，熔丝5的另一端与第一导流铜片61电连接。在此，电子开关PCB板1是第一导流铜片61、第二导流铜片62和第三导流铜片63及第一双排针X和第二双排针Y的支撑结构；第一双排针X和第二双排针Y提供标准的控制接口，能与低电压直流大电流电路的主回路PCB板连接；第一双排针X的第1针至第6针及第11针至第16针为空脚，第一双排针X的第7针、第8针、第17针、第18针因电子开关PCB板1的电路的布局而使用，第二双排针Y的第1针、第2针、第3针、第11针、第12针、第13针为空脚；铝散热器7用于对导流主件即第三导流铜片63的散热。

在本实施例中，竖直延伸部64悬于第二导流铜片62的正上方。由于二极管2贴设于竖直延伸部64的正面上，NMOS管3贴设于铝散热器7的背面上，铝散热器7的正面与竖直延伸部64的背面贴在一起，因此为了使得该电子开关的整体结构紧凑，且为了方便连接二极管2的阳极A及NMOS管3的栅极G和源极S，将竖直延伸部64设置于位于第二导流铜片62的正上方。

在本实施例中，铝散热器7由一体设置的散热板71和散热块72组成，散热板71设置于竖直延伸部64的背面上，4个NMOS管3并排设置于散热板71的背面上，散热块72位于散热板71的顶部上，散热块72上开设有多条并行的散热通道73。由于铝散热器7的正面需贴在竖直延伸部64的背面上，且铝散热器7的背面要贴4个NMOS管3，因此将铝散热器7的一部分设计为板式结构的散热板71；散热块72有多条散热通道73，散热性能好。

在本实施例中，电子开关PCB板1为普通的PCB板，其上设置的电路可以根据所需达到的功能进行设计，在此电子开关导通时二极管2导通工作，而电子开关PCB板1使NMOS管3截止不工作，二极管2持续工作温度会上升，温度开关4采集多个二极管2同时工作时的温度，当温度达到限定值时温度开关4自动导通，电子开关PCB板1根据温度开关4的导通改变NMOS管3的栅极G和源极S的电压使NMOS管3导通工作实现分流，NMOS管3分流使得通过二极管2的电流减小，二极管2工作的温度下降，当下降至正常工作温度时，温度开关4自动断开，电子开关PCB板1根据温度开关4的断开改变NMOS管3的栅极G和源极S的电压使NMOS管3断开，二极管2再次单独工作，这样就能够保持持续工作，根据这个功能要求能够设计得到具体的电路结构；二极管2采用大功率二极管；NMOS管3采用大功率NMOS管；温度开关4、熔丝5均采用现有技术；限定值可以根据实际情况自行设定，二极管2的正常工作温度为0℃～55℃；第一导流铜片61、第二导流铜片62、第三导流铜片63、竖直延伸部64均采用紫铜材料镀锡，导热快、载流量大。

Claims (5)

1.一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其特征在于包括电子开关PCB板、多个二极管、多个NMOS管、具有测温功能的温度开关、熔丝，多个所述的二极管的阳极相连接，且其公共连接端与所述的熔丝的一端电连接，所述的熔丝的另一端与低电压直流大电流电路的主回路正极电连接，多个所述的二极管的阴极相连接，且其公共连接端与低电压直流大电流电路的主回路负极电连接，多个所述的NMOS管的漏极相连接，且其公共连接端与低电压直流大电流电路的主回路负极电连接，多个所述的NMOS管的栅极相连接，且其公共连接端与所述的电子开关PCB板的电路电连接，多个所述的NMOS管的源极相连接，且其公共连接端分别与所述的熔丝的一端和所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关的两端分别与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关采集多个所述的二极管同时工作时的温度；该电子开关导通时所述的二极管导通工作，所述的温度开关采集到的多个所述的二极管同时工作时的温度达到限定值时所述的温度开关自动导通，所述的电子开关PCB板根据所述的温度开关的导通改变所述的NMOS管的栅极和源极的电压使所述的NMOS管导通工作实现分流，所述的温度开关采集到的多个所述的二极管同时工作时的温度下降至正常工作温度时所述的温度开关自动断开，所述的电子开关PCB板根据所述的温度开关的断开改变所述的NMOS管的栅极和源极的电压使所述的NMOS管断开工作。

2.根据权利要求1所述的一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其特征在于所述的二极管的数量和所述的NMOS管的数量均为4个。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其特征在于所述的电子开关PCB板的正面上贴设有相互独立的第一导流铜片、第二导流铜片和第三导流铜片，所述的电子开关PCB板的背面上设置有第一双排针和第二双排针，所述的第一双排针和所述的第二双排针均具有20针，所述的第一双排针的第1针至第6针及第11针至第16针为空脚，所述的第一双排针的第7针、第8针、第17针、第18针的顶端穿过所述的电子开关PCB板与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的第一双排针的第9针、第10针、第19针、第20针的顶端穿过所述的电子开关PCB板和所述的第一导流铜片与所述的第一导流铜片接触电连接，所述的第一双排针插入低电压直流大电流电路的主回路PCB板上，且所述的第一双排针的第9针、第10针、第19针、第20针与低电压直流大电流电路的主回路正极连接，所述的第二双排针的第1针至第3针及第11针至第13针为空脚，所述的第二双排针的第3针至第10针及第13针至第20针穿过所述的电子开关PCB板和所述的第三导流铜片与所述的第三导流铜片接触电连接，所述的第二双排针插入低电压直流大电流电路的主回路PCB板上，且所述的第二双排针的第4针至第10针及第14针至第20针与低电压直流大电流电路的主回路负极连接，所述的第三导流铜片向上一体延伸设置有竖直延伸部，多个所述的二极管并排设置于所述的竖直延伸部的正面上，所述的二极管的阳极与所述的第二导流铜片电连接，所述的二极管的阴极与所述的竖直延伸部电连接，所述的竖直延伸部的背面上设置有铝散热器，多个所述的NMOS管并排设置于所述的铝散热器的背面上，所述的NMOS管的漏极与所述的竖直延伸部电连接，所述的NMOS管的栅极通过所述的第一双排针的第17针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的NMOS管的源极与所述的第二导流铜片电连接，所述的NMOS管的源极通过所述的第一双排针的第18针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关贴设于所述的竖直延伸部上，所述的温度开关采集所述的竖直延伸部上的温度即采集设置于所述的竖直延伸部的正面上的多个所述的二极管同时工作时的温度，所述的温度开关的一端通过所述的第一双排针的第7针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的温度开关的另一端通过所述的第一双排针的第8针与所述的电子开关PCB板的电路电连接，所述的熔丝的一端与所述的第二导流铜片电连接，所述的熔丝的另一端与所述的第一导流铜片电连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其特征在于所述的竖直延伸部悬于所述的第二导流铜片的正上方。

5.根据权利要求4所述的一种用于低电压直流大电流电路的电子开关，其特征在于所述的铝散热器由一体设置的散热板和散热块组成，所述的散热板设置于所述的竖直延伸部的背面上，多个所述的NMOS管并排设置于所述的散热板的背面上，所述的散热块位于所述的散热板的顶部上，所述的散热块上开设有多条并行的散热通道。

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