CN115800976A - 一种高速大电流切换电路及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高速大电流切换电路及其实现方法，属于半导体测量技术领域，包括电脑与单片机通讯电路、单片机外围电路、MOS半导体管控制电路和大电流切换电路，本发明采用先进的MOS半导体管作为测试大电流变换的载体，克服了原来一些电路在测试大电流切换时，电流不稳定、变换速度慢和容易发热的缺点，通过电脑和单片机的通讯电路控制，能精确稳定的实现大电流测试时的循环切换。

Description

一种高速大电流切换电路及其实现方法

技术领域

本发明是一种高速大电流切换电路及其实现方法，属于半导体测量技术领域，尤其是半导体瞬态热测试领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展和半导体行业的逐渐兴起，半导体行业对测试和老化提出更高的要求，在测试和老化过程中往往会用到直流大电流的切换，电流高达上千安培，目前，比较常用的方法有二种，一种是用大电流固态继电器来切换电流；第二种方法是用大功率的MOS半导体管来实现，然而这两种方法都有其缺点，难以满足目前半导体行业对测试和老化的需求，第一种方法的缺点，一是切换时间达几十MS，甚至上百MS，从而导致切换速度较慢，二是，大电流继电器的成本较高，特别是固态继电器价格昂贵，用第二种方法缺点，虽然切换速度较快，但不能满足大电流的切换需求，目前市场上大功率MOS半导体管，最大电流最多达到几百安培，还有就是当电流较大时，MOS半导体管本身的发热功率就会很大，导致性能参数下降，甚至损坏，针对现有技术的不足之处，本领域技术人员发明出了一种高速大电流切换电路及实现方法，克服了现有技术的的缺点。

例如在2019年10月25日公开了一项公开号为CN209545550U，一种高速大电流热切换开关电路，包括隔离电路、栅极控制电路和电流热切电路；隔离电路与栅极控制电路电连接；栅极控制电路与电流热切电路电连接，所述的隔离电路包括电源滤波电容C1、隔离DC-DC转换器U1、输出滤波电容C2和输出滤波电容C3，输入电压VCC与隔离DC-DC转换器U1的正向电压输入端连接，电源滤波电容C1的一端和VCC连接，电源滤波电容C1的另一端接地，隔离DC-DC转换器U1的负向输入端接地，隔离DC-DC转换器U1的正向输出端和栅极控制电路的正向控制电压端相连，隔离DC-DC转换器U1的负向输出端和栅极控制电路的负向控制电压端相连，上述电路虽然解决了，电流在切换时速度慢，切换不稳定的问题，但仍具有以下缺点：

上述电路只能限定在20A以下的电流电路中频繁切换，而要对20A以上甚至更大电流之间的切换就不再适应，因此在所谓的大电流切换中有很大的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供了一种高速大电流切换电路及实现方法，克服了现有技术的的缺点，本发明具有切换速度快（可达nS级），切换电流大（上千安培），稳定可靠性高，成本低等优点。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高速大电流切换电路，其特征在于：包括电脑与单片机通讯电路、单片机外围电路、MOS半导体管控制电路和大电流切换电路，所述大电流切换电路包括第一MOS半导体管组合、第二MOS半导体管组合和第三MOS半导体管组合，上位机电脑通过电脑与单片机通讯电路和单片机相互通讯，上位机电脑经485通讯给单片机发送大电流切换指令，单片机通过单片机外围电路，经MOS半导体管控制电路来实现控制第一MOS半导体管组合、第二MOS半导体管组合和第三MOS半导体管组合的通断，来实现大电流切换。

进一步，所述电脑与单片机通讯电路包括芯片U11，芯片U11的型号为ADM2587E，芯片U11的5脚和6脚连接电阻R18的1脚，电阻R18的2脚连接芯片U7的41脚，芯片U11的4脚连接电阻R13的1脚，电阻R13的2脚连接芯片U7的43脚，芯片U11的7脚连接电阻R14的1脚，电阻R14的2脚连接芯片U7的42脚，芯片U11的2脚和8脚连接电源3.3V、电容C36一端、电容C41一端和电容C37一端，电容C36另一端、电容C41另一端和电容C37另一端连接电源负极，芯片U11的1脚、3脚、9脚和10脚连接电源负极，芯片U11的11脚、14脚、20脚和16脚连接地线，芯片U11的12脚和19脚连接电容C38一端、电容C40一端和电容C39一端，电容C38另一端、电容C40另一端和电容C39另一端连接地线，芯片U11的15脚连接芯片U11的17脚和电阻R20的2脚，电阻20的1脚连接电阻R21的2脚、端子J3的1脚和二极管D12的2脚，二极管D12的1脚连接地线，电阻R21的1脚连接端子J3的2脚、电阻R19的1脚和二极管D11的2脚，二极管D11的1脚连接地线，电阻R19的2脚连接芯片U11的13脚和18脚，端子J3的3脚连接地线。

进一步，所述单片机外围电路包括芯片U7，芯片U7的型号为STM32F103RCT6，芯片U7的46脚连接端子J2的2脚，芯片U7的49脚连接端子J2的3脚，端子J2的1脚连接电源3.3V，端子J2的4脚连接电源负极，芯片U7的28脚连接电阻R12的2脚，电阻R12的1脚连接电源负极，芯片U7的55脚连接二极管D10的1脚，二极管D10的2脚连接电阻R11的2脚，电阻R11的1脚连接电源3.3V，芯片U7的56脚连接二极管D10的3脚，二极管D10的4脚连接电阻R60的2脚，电阻R60的1脚连接电源3.3V，芯片U7的31脚、47脚、63脚和18脚连接电源负极，芯片U7的19脚、64脚、48脚、32脚和1脚连接电源3.3V，芯片U7的60脚连接电阻R17的1脚，电阻R17的2脚连接电源负极，芯片U7的5脚连接电阻R104的1脚、晶振Y1的1脚和电容C26的一端，电容C26另一端连接电源负极，电阻R104的2脚连接芯片U7的6脚，晶振Y1的3脚连接芯片U7的6脚和电容C25的一端，电容C25另一端连接电源负极。

进一步，所述MOS半导体管控制电路包括芯片U13，芯片U13的型号为TLP250，芯片U13的2脚连接电容C46一端、电容C47一端和电源3.3V，电容C46另一端和电容C47另一端连接电源负极，芯片U13的3脚连接电阻R29的1脚，电阻R29的2脚连接三极管Q12的3脚，三极管Q12的1脚连接电阻R30的2脚，电阻30的1脚连接芯片U7的37脚，三极管Q12的2脚连接电源负极，芯片U13的5脚连接电阻二极管D13的2脚、电容C49一端和电阻R62的2脚，二极管D13的1脚和电容C49另一端连接电阻R62的1脚，二极管D13的1脚和电容C49另一端还连接电阻R31的1脚，电阻R31的2脚连接电容C48一端，电容C48另一端连接电阻R62的2脚，芯片U13的8脚还连接电源12VOUT1，芯片U13的6脚与7脚连接电阻R32的1脚、电阻R33的1脚和电阻R34的1脚。

进一步，所述MOS半导体管控制电路还包括芯片U14，芯片U14的型号为TLP250，芯片U14的2脚连接电容C50一端、电容C51一端和电源3.3V，电容C50另一端和电容C51另一端连接电源负极，芯片U14的3脚连接电阻R35的1脚，电阻R35的2脚连接三极管Q10的3脚，三极管Q10的1脚连接电阻R36的2脚，电阻R36的1脚连接芯片U7的38脚，三极管Q10的2脚连接电源负极，芯片U14的5脚连接电阻二极管D14的2脚、电容C53一端和电阻R63的2脚，二极管D14的1脚和电容C53另一端连接电阻R63的1脚，二极管D14的1脚和电容C49另一端还连接电阻R37的1脚，电阻R31的2脚连接电容C52一端，电容C52另一端连接电阻R63的2脚，芯片U14的8脚还连接电源12VOUT2，芯片U14的6脚与7脚连接电阻R38的2脚、电阻R39的2脚和电阻R40的2脚。

进一步，所述MOS半导体管控制电路还包括芯片U15，芯片U15的型号为TLP250，芯片U15的2脚连接电容C54一端、电容C55一端和电源3.3V，电容C54另一端和电容C55另一端连接电源负极，芯片U15的3脚连接电阻R41的1脚，电阻R41的2脚连接三极管Q11的3脚，三极管Q11的1脚连接电阻R42一端，电阻R42另一端连接芯片U7的39脚，三极管Q11的2脚连接电源负极，芯片U15的5脚连接电阻R64一端，电阻R64另一端连接电阻R43的1脚、电容C57一端和二极管D15一端，电容C57另一端和二极管D15另一端连接芯片U15的5脚，电阻R43的2脚连接电容C56一端，电容C56另一端连接GND2负极，芯片U15的8脚还连接12VOUT3电源，芯片U15的6脚与7脚连接电阻R44的2脚、电阻R45的2脚和电阻R46的2脚。

进一步，第一MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5和MOS半导体管Q6，所述MOS半导体管Q4的1脚连接二极管D4的1脚和电阻R4的1脚，二极管D4的2脚与电阻R4的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q4的2脚，MOS半导体管Q4的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q5的1脚连接二极管D6的1脚和电阻R6的1脚，二极管D6的2脚与电阻R6的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q5的2脚，MOS半导体管Q5的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q6的1脚连接二极管D5的1脚和电阻R5的1脚，二极管D5的2脚和电阻R5的2脚连接电阻R62的1脚MOS半导体管Q6的2脚，MOS半导体管Q6的3脚连接电源输入正极VIN+。

进一步，所述第二MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9，所述MOS半导体管Q7的1脚连接二极管D7的1脚、电阻R7的1脚和电阻R44的1脚，二极管D7的2脚与电阻R7的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q9的2脚，MOS半导体管Q7的3脚连接电源输出正极VOUT，所述MOS半导体管Q8的1脚连接二极管D9的1脚、电阻R9的1脚和电阻R45的1脚，二极管D9的2脚和电阻R9的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q8的2脚，MOS半导体管Q8的3脚连接电源输出正极VOUT，所述MOS半导体管Q9的1脚连接二极管D8的1脚、电阻R8的1脚和电阻R46的1脚，二极管D8另一端与电阻R8另一端连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q9的2脚，MOS半导体管Q9的3脚连接电源输出正极VOUT。

进一步，所述第三MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3，所述MOS半导体管Q1的1脚连接二极管D1的2脚、电阻R1的2脚和电阻R32的1脚，二极管D1的1脚和电阻R1的1脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q1的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q1的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q2的1脚连接二极管D2的2脚、电阻R2的2脚和电阻R33的1脚，二极管D2的1脚和电阻R2的1脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q2的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q2的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q3的1脚连接二极管D3的2脚、电阻R3的2脚和电阻R34的1脚，二极管D3的1脚和电阻R3的1脚连接电源输入正极VIN+，MOS半导体管Q3的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q3的3脚连接电源输入正极VIN+。

一种高速大电流切换电路的实现方法，包括以下步骤：

步骤一：电脑通过485总线传输大电流切换开关的控制信号给单片机U7；

步骤二： 单片机U7收到电脑的指令后，触发内部中断，输出用来控制MOS半导体管栅极电压的输入输出控制信号，即高电平3.3V或低电平0V；

步骤三：单片机U7输入输出信号经MOS半导体管控制电路进行电平转换，即把高电平+3.3V转换成高电平+12V，低电平0V转换成低电平-3V；

步骤四：高低电平信号传给大电流切换电路，当1000A恒流电源处于输出状态；MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3栅极电压为高电平，MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9、栅极电压为低电平，测试样品或负载与电源断开，反之MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9、栅极电压为高电平，MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3栅极电压为低电平，测试样品或负载与电源接通，这样就实现了流程负载的1000A电流的切换。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、本发明采用大功率MOS半导体管并联组合的方式，采用的MOS半导体管组合可以焊接再热沉之上，热沉的体积可大可小，也可以加风扇，这样就有助于MOS半导体管组合在工作时的散热，大大提高了MOS半导体管的工作稳定性，因此采用这样的组合和安装方式，如果想提高流经过负载的大电流，只需要改变MOS半导体管组合中并联MOS半导体管的数量即可，可以让负载电流从几百安培提高到了上千安培，甚至上万安培，因此本发明具有切换电流大、电路简单等优点、稳定可靠性高和成本低的优点。

2、本发明采用的MOS半导体管来实现开关的动作，开关时间可以到nS级别，传统的大电流继电器，即一般的固态继电器最快的切换时间也在10MS以上，因此采用本发明的切换电路和实现方法，可以提高了大电流切换的速度，真正实现了大电流的高速切换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例与方位绘制。

图1为电脑与单片机通讯电路原理图；

图2为单片机外围电路原理图；

图3为MOS半导体管控制电路原理图；

图4为大电流切换电路原理图；

图5为大电流切换电路实现方法的原理图。

具体实施方式

一种高速大电流切换电路，包括电脑与单片机通讯电路、单片机外围电路、MOS半导体管控制电路和大电流切换电路，所述大电流切换电路包括第一MOS半导体管组合、第二MOS半导体管组合和第三MOS半导体管组合，上位机电脑通过电脑与单片机通讯电路和单片机相互通讯，上位机电脑经485通讯给单片机发送大电流切换指令，单片机通过单片机外围电路，经MOS半导体管控制电路来实现控制第一MOS半导体管组合、第二MOS半导体管组合和第三MOS半导体管组合的通断，来实现大电流切换。

如图1所示，所述电脑与单片机通讯电路包括芯片U11，芯片U11的型号为ADM2587E，芯片U11的5脚和6脚连接电阻R18的1脚，电阻R18的2脚连接芯片U7的41脚，芯片U11的4脚连接电阻R13的1脚，电阻R13的2脚连接芯片U7的43脚，芯片U11的7脚连接电阻R14的1脚，电阻R14的2脚连接芯片U7的42脚，芯片U11的2脚和8脚连接电源3.3V、电容C36一端、电容C41一端和电容C37一端，电容C36另一端、电容C41另一端和电容C37另一端连接电源负极，芯片U11的1脚、3脚、9脚和10脚连接电源负极，芯片U11的11脚、14脚、20脚和16脚连接地线，芯片U11的12脚和19脚连接电容C38一端、电容C40一端和电容C39一端，电容C38另一端、电容C40另一端和电容C39另一端连接地线，芯片U11的15脚连接芯片U11的17脚和电阻R20的2脚，电阻20的1脚连接电阻R21的2脚、端子J3的1脚和二极管D12的2脚，二极管D12的1脚连接地线，电阻R21的1脚连接端子J3的2脚、电阻R19的1脚和二极管D11的2脚，二极管D11的1脚连接地线，电阻R19的2脚连接芯片U11的13脚和18脚，端子J3的3脚连接地线。

电脑与单片机通讯电路作用是把电脑信号转换为单片机所识别的信号，通过此电路把上位机电脑发送的指令传送给单片机。

如图2所示，所述单片机外围电路包括芯片U7，芯片U7的型号为STM32F103RCT6，芯片U7的46脚连接端子J2的2脚，芯片U7的49脚连接端子J2的3脚，端子J2的1脚连接电源3.3V，端子J2的4脚连接电源负极，芯片U7的28脚连接电阻R12的2脚，电阻R12的1脚连接电源负极，芯片U7的55脚连接二极管D10的1脚，二极管D10的2脚连接电阻R11的2脚，电阻R11的1脚连接电源3.3V，芯片U7的56脚连接二极管D10的3脚，二极管D10的4脚连接电阻R60的2脚，电阻R60的1脚连接电源3.3V，芯片U7的31脚、47脚、63脚和18脚连接电源负极，芯片U7的19脚、64脚、48脚、32脚和1脚连接电源3.3V，芯片U7的60脚连接电阻R17的1脚，电阻R17的2脚连接电源负极，芯片U7的5脚连接电阻R104的1脚、晶振Y1的1脚和电容C26的一端，电容C26另一端连接电源负极，电阻R104的2脚连接芯片U7的6脚，晶振Y1的3脚连接芯片U7的6脚和电容C25的一端，电容C25另一端连接电源负极。

单片机外围电路作用是通过对单片机编程来实现对单片机输出引脚第38脚、39脚和40脚的控制，来实现MOS半导体管的开启和关断，单片机外围电路输出MOS半导体管所需要的输入输出信号，利用U7的中断触发MOS半导体管切换所需要的输入输出信号，大大提高MCU的输入输出电平的切换速度。

如图3所示，所述MOS半导体管控制电路包括芯片U13，芯片U13的型号为TLP250，芯片U13的2脚连接电容C46一端、电容C47一端和电源3.3V，电容C46另一端和电容C47另一端连接电源负极，芯片U13的3脚连接电阻R29的1脚，电阻R29的2脚连接三极管Q12的3脚，三极管Q12的1脚连接电阻R30的2脚，电阻30的1脚连接芯片U7的37脚，三极管Q12的2脚连接电源负极，芯片U13的5脚连接电阻二极管D13的2脚、电容C49一端和电阻R62的2脚，二极管D13的1脚与电容C49另一端连接电阻R62的1脚，二极管D13的1脚和电容C49另一端还连接电阻R31的1脚，电阻R31的2脚连接电容C48一端，电容C48另一端连接电阻R62的2脚，芯片U13的8脚还连接电源12VOUT1，芯片U13的6脚与7脚连接电阻R32的1脚、电阻R33的1脚和电阻R34的1脚。

所述MOS半导体管控制电路还包括芯片U14，芯片U14的型号为TLP250，芯片U14的2脚连接电容C50一端、电容C51一端和电源3.3V，电容C50另一端和电容C51另一端连接电源负极，芯片U14的3脚连接电阻R35的1脚，电阻R35的2脚连接三极管Q10的3脚，三极管Q10的1脚连接电阻R36的2脚，电阻R36的1脚连接芯片U7的38脚，三极管Q10的2脚连接电源负极，芯片U14的5脚连接电阻二极管D14的2脚、电容C53一端和电阻R63的2脚，二极管D14的1脚和电容C53另一端连接电阻R63的1脚，二极管D14的1脚和电容C49另一端还连接电阻R37的1脚，电阻R31的2脚连接电容C52一端，电容C52另一端连接电阻R63的2脚，芯片U14的8脚还连接电源12VOUT2，芯片U14的6脚与7脚连接电阻R38的2脚、电阻R39的2脚和电阻R40的2脚。

所述MOS半导体管控制电路还包括芯片U15，芯片U15的型号为TLP250，芯片U15的2脚连接电容C54一端、电容C55一端和电源3.3V，电容C54另一端和电容C55另一端连接电源负极，芯片U15的3脚连接电阻R41的1脚，电阻R41的2脚连接三极管Q11的3脚，三极管Q11的1脚连接电阻R42一端，电阻R42另一端连接芯片U7的39脚，三极管Q11的2脚连接电源负极，芯片U15的5脚连接电阻二极管D15的2脚、电容C57一端和电阻R64的2脚，二极管D15的1脚和电容C57另一端连接电阻R64的1脚，二极管D15的1脚和电容C57另一端还连接电阻R43的1脚，电阻R43的2脚连接电容C56一端，电容C56另一端连接电阻R64的2脚，芯片U15的8脚还连接电源12VOUT3，芯片U15的6脚与7脚连接电阻R44的2脚、电阻R45的2脚和电阻R46的2脚。

MOS半导体管控制电路的作用是将单片机的TTL电平通过光耦来转换成能控制MOS半导体管导通和和截止的电平，即把低电平0V，高电平+3.3V的信号转成低电平0V，高电平+12V的电平信号，进而驱动MOS半导体管的导通或截止，当芯片U7的37脚、38脚和39脚输出高电平+3.3V时，对应的MOS半导体管输出高电平+12V，相反当芯片U7的37脚、38脚和39脚输出低电平0V时，对应的MOS半导体管输出低电平+0V，从而控制MOS半导体管的开通和关闭。

MOS半导体管控制电路中三极管Q10、三极管Q11和三极管Q12用于驱动芯片U13、芯片U14和芯片U15，芯片U13、芯片U14和芯片U15为光耦芯片，这样就实现栅极隔离控制，也实现单片机U7输入输出的电平转换，使得单片机中高低电平由+3.3V和0V分别转换为+12V和-3V，这样就很容易实现MOS半导体管的完全导通和完全截止的目的，提高了MOS半导体管的切换状态抗干扰能力。电阻R31、电阻R37、电阻R43和3V，稳压二极管D13，稳压二极管D14和稳压二极管D15作用是当光耦输出低电平时实现-3V的负压的转换。

如图4所示，所述大电流切换电路包括第一MOS半导体管组合、第二MOS半导体管组合和第三MOS半导体管组合，第一MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5和MOS半导体管Q6，所述MOS半导体管Q4的1脚连接二极管D4的1脚和电阻R4的1脚，二极管D4的2脚与电阻R4的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q4的2脚，MOS半导体管Q4的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q5的1脚连接二极管D6的1脚和电阻R6的1脚，二极管D6的2脚与电阻R6的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q5的2脚，MOS半导体管Q5的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q6的1脚连接二极管D5的1脚和电阻R5的1脚，二极管D5的2脚和电阻R5的2脚连接电阻R62的1脚MOS半导体管Q6的2脚，MOS半导体管Q6的3脚连接电源输入正极VIN+。

所述第二MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9，所述MOS半导体管Q7的1脚连接二极管D7的1脚、电阻R7的1脚和电阻R44的1脚，二极管D7的2脚与电阻R7的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q9的2脚，MOS半导体管Q7的3脚连接电源输出正极VOUT，所述MOS半导体管Q8的1脚连接二极管D9的1脚、电阻R9的1脚和电阻R45的1脚，二极管D9的2脚和电阻R9的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q8的2脚，MOS半导体管Q8的3脚连接电源输出正极VOUT，所述MOS半导体管Q9的1脚连接二极管D8的1脚、电阻R8的1脚和电阻R46的1脚，二极管D8另一端与电阻R8另一端连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q9的2脚，MOS半导体管Q9的3脚连接电源输出正极VOUT。

所述第三MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3，所述MOS半导体管Q1的1脚连接二极管D1的2脚、电阻R1的2脚和电阻R32的1脚，二极管D1的1脚和电阻R1的1脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q1的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q1的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q2的1脚连接二极管D2的2脚、电阻R2的2脚和电阻R33的1脚，二极管D2的1脚和电阻R2的1脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q2的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q2的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q3的1脚连接二极管D3的2脚、电阻R3的2脚和电阻R34的1脚，二极管D3的1脚和电阻R3的1脚连接电源输入正极VIN+，MOS半导体管Q3的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q3的3脚连接电源输入正极VIN+。

大电流切换电路用来来实现大电流的开关切换，即当电阻R38的1脚、电阻R39的1脚、电阻R40的1脚、电阻R44的1脚、电阻R45的1脚和电阻R46的1脚为高电平时，电阻R32的1脚、电阻R33的1脚和电阻R34的1脚为低电平时，MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3截止，MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9导通，相当于第一MOS半导体管组合和第二MOS半导体管组合闭合，第三MOS半导体管组合断开，此时负载RL就会流过大电流；相反MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9为低电平，MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3为高电平时，MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3闭合，MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9截止，相当于第一MOS半导体管组合和第二MOS半导体管组合断开，第三MOS半导体管组合闭合，此时负载RL就没有大电流流过；这就实现了对大电流切换的控制。

如图5所示，一种高速大电流的切换实现方法包括以下步骤；

步骤一：电脑通过485总线传输大电流切换开关的控制信号给单片机U7；

步骤二： 单片机U7收到电脑的指令后，触发内部中断，输出用来控制MOS半导体管栅极电压的输入输出控制信号，即高电平3.3V或低电平0V；

步骤三：单片机U7输入输出信号经MOS半导体管控制电路进行电平转换，即把高电平+3.3V转换成高电平+12V，低电平0V转换成低电平-3V；

步骤四：高低电平信号传给大电流切换电路，当1000A恒流电源处于输出状态；MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3栅极电压为高电平，MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9、栅极电压为低电平，测试样品或负载与电源断开，反之MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9、栅极电压为高电平，MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3栅极电压为低电平，测试样品或负载与电源接通，这样就实现了流程负载的1000A电流的切换。

本发明的描述是为了示例与描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改与变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择与描述实施例是为了更好的说明本发明的原理与实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种高速大电流切换电路，其特征在于：包括电脑与单片机通讯电路、单片机外围电路、MOS半导体管控制电路和大电流切换电路，所述大电流切换电路包括第一MOS半导体管组合、第二MOS半导体管组合和第三MOS半导体管组合，上位机电脑通过电脑与单片机通讯电路和单片机相互通讯，上位机电脑经485通讯给单片机发送大电流切换指令，单片机通过单片机外围电路，经MOS半导体管控制电路来实现控制第一MOS半导体管组合、第二MOS半导体管组合和第三MOS半导体管组合的通断，来实现大电流切换。

2.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：所述电脑与单片机通讯电路包括芯片U11，芯片U11的型号为ADM2587E，芯片U11的5脚和6脚连接电阻R18的1脚，电阻R18的2脚连接芯片U7的41脚，芯片U11的4脚连接电阻R13的1脚，电阻R13的2脚连接芯片U7的43脚，芯片U11的7脚连接电阻R14的1脚，电阻R14的2脚连接芯片U7的42脚，芯片U11的2脚和8脚连接电源3.3V、电容C36一端、电容C41一端和电容C37一端，电容C36另一端、电容C41另一端和电容C37另一端连接电源负极，芯片U11的1脚、3脚、9脚和10脚连接电源负极，芯片U11的11脚、14脚、20脚和16脚连接地线，芯片U11的12脚和19脚连接电容C38一端、电容C40一端和电容C39一端，电容C38另一端、电容C40另一端和电容C39另一端连接地线，芯片U11的15脚连接芯片U11的17脚和电阻R20的2脚，电阻20的1脚连接电阻R21的2脚、端子J3的1脚和二极管D12的2脚，二极管D12的1脚连接地线，电阻R21的1脚连接端子J3的2脚、电阻R19的1脚和二极管D11的2脚，二极管D11的1脚连接地线，电阻R19的2脚连接芯片U11的13脚和18脚，端子J3的3脚连接地线。

3.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：所述单片机外围电路包括芯片U7，芯片U7的型号为STM32F103RCT6，芯片U7的46脚连接端子J2的2脚，芯片U7的49脚连接端子J2的3脚，端子J2的1脚连接电源3.3V，端子J2的4脚连接电源负极，芯片U7的28脚连接电阻R12的2脚，电阻R12的1脚连接电源负极，芯片U7的55脚连接二极管D10的1脚，二极管D10的2脚连接电阻R11的2脚，电阻R11的1脚连接电源3.3V，芯片U7的56脚连接二极管D10的3脚，二极管D10的4脚连接电阻R60的2脚，电阻R60的1脚连接电源3.3V，芯片U7的31脚、47脚、63脚和18脚连接电源负极，芯片U7的19脚、64脚、48脚、32脚和1脚连接电源3.3V，芯片U7的60脚连接电阻R17的1脚，电阻R17的2脚连接电源负极，芯片U7的5脚连接电阻R104的1脚、晶振Y1的1脚和电容C26的一端，电容C26另一端连接电源负极，电阻R104的2脚连接芯片U7的6脚，晶振Y1的3脚连接芯片U7的6脚和电容C25的一端，电容C25另一端连接电源负极。

4.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：所述MOS半导体管控制电路包括芯片U13，芯片U13的型号为TLP250，芯片U13的2脚连接电容C46一端、电容C47一端和电源3.3V，电容C46另一端和电容C47另一端连接电源负极，芯片U13的3脚连接电阻R29的1脚，电阻R29的2脚连接三极管Q12的3脚，三极管Q12的1脚连接电阻R30的2脚，电阻30的1脚连接芯片U7的37脚，三极管Q12的2脚连接电源负极，芯片U13的5脚连接电阻二极管D13的2脚、电容C49一端和电阻R62的2脚，二极管D13的1脚和电容C49另一端连接电阻R62的1脚，二极管D13的1脚和电容C49另一端还连接电阻R31的1脚，电阻R31的2脚连接电容C48一端，电容C48另一端连接电阻R62的2脚，芯片U13的8脚还连接电源12VOUT1，芯片U13的6脚与7脚连接电阻R32的1脚、电阻R33的1脚和电阻R34的1脚。

5.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：所述MOS半导体管控制电路还包括芯片U14，芯片U14的型号为TLP250，芯片U14的2脚连接电容C50一端、电容C51一端和电源3.3V，电容C50另一端和电容C51另一端连接电源负极，芯片U14的3脚连接电阻R35的1脚，电阻R35的2脚连接三极管Q10的3脚，三极管Q10的1脚连接电阻R36的2脚，电阻R36的1脚连接芯片U7的38脚，三极管Q10的2脚连接电源负极，芯片U14的5脚连接电阻二极管D14的2脚、电容C53一端和电阻R63的2脚，二极管D14的1脚和电容C53另一端连接电阻R63的1脚，二极管D14的1脚和电容C49另一端还连接电阻R37的1脚，电阻R31的2脚连接电容C52一端，电容C52另一端连接电阻R63的2脚，芯片U14的8脚还连接电源12VOUT2，芯片U14的6脚与7脚连接电阻R38的2脚、电阻R39的2脚和电阻R40的2脚。

6.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：所述MOS半导体管控制电路还包括芯片U15，芯片U15的型号为TLP250，芯片U15的2脚连接电容C54一端、电容C55一端和电源3.3V，电容C54另一端和电容C55另一端连接电源负极，芯片U15的3脚连接电阻R41的1脚，电阻R41的2脚连接三极管Q11的3脚，三极管Q11的1脚连接电阻R42一端，电阻R42另一端连接芯片U7的39脚，三极管Q11的2脚连接电源负极，芯片U15的5脚连接电阻R64一端，电阻R64另一端连接电阻R43的1脚、电容C57一端和二极管D15一端，电容C57另一端和二极管D15另一端连接芯片U15的5脚，电阻R43的2脚连接电容C56一端，电容C56另一端连接GND2负极，芯片U15的8脚还连接12VOUT3电源，芯片U15的6脚与7脚连接电阻R44的2脚、电阻R45的2脚和电阻R46的2脚。

7.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：第一MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5和MOS半导体管Q6，所述MOS半导体管Q4的1脚连接二极管D4的1脚和电阻R4的1脚，二极管D4的2脚与电阻R4的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q4的2脚，MOS半导体管Q4的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q5的1脚连接二极管D6的1脚和电阻R6的1脚，二极管D6的2脚与电阻R6的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q5的2脚，MOS半导体管Q5的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q6的1脚连接二极管D5的1脚和电阻R5的1脚，二极管D5的2脚和电阻R5的2脚连接电阻R62的1脚MOS半导体管Q6的2脚，MOS半导体管Q6的3脚连接电源输入正极VIN+。

8.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：所述第二MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9，所述MOS半导体管Q7的1脚连接二极管D7的1脚、电阻R7的1脚和电阻R44的1脚，二极管D7的2脚与电阻R7的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q9的2脚，MOS半导体管Q7的3脚连接电源输出正极VOUT，所述MOS半导体管Q8的1脚连接二极管D9的1脚、电阻R9的1脚和电阻R45的1脚，二极管D9的2脚和电阻R9的2脚连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q8的2脚，MOS半导体管Q8的3脚连接电源输出正极VOUT，所述MOS半导体管Q9的1脚连接二极管D8的1脚、电阻R8的1脚和电阻R46的1脚，二极管D8另一端与电阻R8另一端连接电阻R62的1脚和MOS半导体管Q9的2脚，MOS半导体管Q9的3脚连接电源输出正极VOUT。

9.如权利要求1所述的一种高速大电流切换电路，其特征在于：所述第三MOS半导体管组合包括MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3，所述MOS半导体管Q1的1脚连接二极管D1的2脚、电阻R1的2脚和电阻R32的1脚，二极管D1的1脚和电阻R1的1脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q1的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q1的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q2的1脚连接二极管D2的2脚、电阻R2的2脚和电阻R33的1脚，二极管D2的1脚和电阻R2的1脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q2的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q2的3脚连接电源输入正极VIN+，所述MOS半导体管Q3的1脚连接二极管D3的2脚、电阻R3的2脚和电阻R34的1脚，二极管D3的1脚和电阻R3的1脚连接电源输入正极VIN+，MOS半导体管Q3的2脚连接电源输入负极VIN-，MOS半导体管Q3的3脚连接电源输入正极VIN+。

10.一种高速大电流切换电路的实现方法，其特征在于：所述实现方法应用于如权利要求1-9中任意一权利要求所述的高速大电流切换电路中，所述实现方法包括以下步骤：

步骤一：电脑通过485总线传输大电流切换开关的控制信号给单片机U7；

步骤二： 单片机U7收到电脑的指令后，触发内部中断，输出用来控制MOS半导体管栅极电压的输入输出控制信号，即高电平3.3V或低电平0V；

步骤三：单片机U7输入输出信号经MOS半导体管控制电路进行电平转换，即把高电平+3.3V转换成高电平+12V，低电平0V转换成低电平-3V；

步骤四：高低电平信号传给大电流切换电路，当1000A恒流电源处于输出状态；MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3栅极电压为高电平，MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9、栅极电压为低电平，测试样品或负载与电源断开，反之MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q4、MOS半导体管Q5、MOS半导体管Q6、MOS半导体管Q7、MOS半导体管Q8和MOS半导体管Q9、栅极电压为高电平，MOS半导体管Q1、MOS半导体管Q2和MOS半导体管Q3栅极电压为低电平，测试样品或负载与电源接通，这样就实现了流程负载的1000A电流的切换。

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