CN202721600U - 静态高速开关切换电路 - Google Patents
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Abstract
静态高速开关切换电路，包括驱动电源电路、切换控制电路、以及带有两个输入端、一个输出端的开关电路，关键是：所述的开关电路包括两对功率管组以及配套的电阻元件，第一功率管与第二功率管的源极对接，第三功率管与第四功率管的源极对接，第二功率管与第四功率管的漏极并联作为开关电路的输出端，第一功率管与第二功率管的栅极并联作为第一受控端、与切换控制电路的第一控制端连接，第二功率管与第四功率管的栅极并联作为第二受控端、与切换控制电路的第二控制端连接。本实用新型采用四只MOSFET或IGBT源极对源极两辆串联形成双向电子开关，改进后装入3KVAUPS使用效果良好，输出切换旁路几乎不间断，都是控制在2us以内。
Description
技术领域
本实用新型属于电路技术领域，涉及到一种高速静态开关，主要应用于中小功率UPS的逆变和旁路切换电路。
背景技术
现在UPS的静态开关为两路可切换的通路，都是使用可控硅制作，由于可控硅有过零关断的特性，所以现在的静态开关在输入不同步的情况下切换时间达10毫秒，即使输入输出严格同步也存在4毫秒的切换时间。我们现在使用MOSFET或IGBT作为开关器件可以使切换时间减小到微秒级别，最慢也在5us之内完成两路电源的切换。可以吧原有切换时间减小一个数量级。
发明内容
本实用新型的目的是为了进一步提高开关电路的切换时间的技术难题，设计了一种静态高速开关切换电路，通过使用两组功率管的连接设计，配合控制电路，可以使开关切换速度提到至2us以内。
本实用新型采用的技术方案是，静态高速开关切换电路，包括驱动电源电路、切换控制电路、以及带有两个输入端、一个输出端的开关电路，关键是：所述的开关电路包括两对功率管组以及配套的电阻元件，第一功率管与第二功率管的源极对接，第三功率管与第四功率管的源极对接，第二功率管与第四功率管的漏极并联作为开关电路的输出端，第一功率管与第二功率管的栅极并联作为第一受控端、与切换控制电路的第一控制端连接，第二功率管与第四功率管的栅极并联作为第二受控端、与切换控制电路的第二控制端连接。
所述的切换控制电路包括由非门电路和电阻组成的两路信号处理电路、以及两个控制芯片，信号处理电路接收输入信号，分为两路信号分别送至第一控制芯片和第二控制芯片的输入端，第一控制芯片和第二控制芯片处理后分别输出控制信号至第二功率管与第四功率管的栅极。
所述的驱动电源电路包括电源芯片以及周围配套电容元件、隔离变压器、以及由二极管和电容组成整流滤波电路，电源芯片经隔离变压器分为两路电压信号，再经整流滤波电路后输出两路直流电压信号送至第一控制芯片和第二控制芯片的电源端。
所述的功率管组的类型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。
本实用新型采用四只MOSFET或IGBT源极对源极两辆串联形成双向电子开关，使用高频脉冲变压器制作隔离驱动电源，使用光耦传递隔离开关型号，使用门电路控制两路电子开关的死区时间，改进后装入3KVAUPS使用效果良好，输出切换旁路几乎不间断，都是控制在2us以内。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图。
图2是本实用新型中驱动电源电路的原理图。
图3是本实用新型中切换控制电路的原理图。
图4是本实用新型中开关电路的原理图。
附图中，1代表驱动电源电路，2代表切换控制电路，3代表开关电路，IC1、IC2分别为第一控制芯片、第二控制芯片，IC3为电源芯片，R1-R14代表电阻，C1-C4代表电容，D1-D4代表二极管，A1-A5代表非门电路，①-⑧和箭头代表信号流向。
具体实施方式
静态高速开关切换电路，包括驱动电源电路1、切换控制电路2、以及带有两个输入端、一个输出端的开关电路3，关键是：所述的开关电路3包括两对功率管组以及配套的电阻元件，第一功率管Q1与第二功率管Q2的源极对接，第三功率管Q3与第四功率管Q4的源极对接，第二功率管Q2与第四功率管Q4的漏极并联作为开关电路的输出端，第一功率管Q1与第二功率管Q2的栅极并联作为第一受控端、与切换控制电路2的第一控制端连接，第二功率管Q2与第四功率管Q4的栅极并联作为第二受控端、与切换控制电路2的第二控制端连接。
所述的切换控制电路2包括由非门电路和电阻组成的两路信号处理电路、以及两个控制芯片，信号处理电路接收输入信号，分为两路信号分别送至第一控制芯片IC1和第二控制芯片IC2的输入端，第一控制芯片IC1和第二控制芯片IC2处理后分别输出控制信号至第二功率管Q2与第四功率管Q4的栅极。
所述的驱动电源电路1包括电源芯片IC3以及周围配套电容元件、隔离变压器T、以及由二极管和电容组成整流滤波电路，电源芯片IC3经隔离变压器T分为两路电压信号，再经整流滤波电路后输出两路直流电压信号送至第一控制芯片IC1和第二控制芯片IC2的电源端。
所述的功率管组的类型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。
本实用新型在具体实施时，UPS一般采用两路供电通路，当需要切换时，切换控制电路2的输入端接收到输入信号，经两路信号处理电路进行处理后，由第一控制芯片IC1和第二控制芯片IC2分别输出两路相反的信号给开关电路3，开关电路3中的受控端接收的控制信号，其中一路因低电平截至，另一路因高电平导通，进而实现切换动作，此过程中，采用四只MOSFET或IGBT源极对源极两辆串联形成双向电子开关，切换时间可以控制在2us之内，与现有技术相比切换时间减小了一个数量级，效果非常显著。
Claims (4)
1.静态高速开关切换电路，包括驱动电源电路(1)、切换控制电路(2)、以及带有两个输入端、一个输出端的开关电路(3)，其特征在于：所述的开关电路(3)包括两对功率管组以及配套的电阻元件，第一功率管(Q1)与第二功率管(Q2)的源极对接，第三功率管(Q3)与第四功率管(Q4)的源极对接，第二功率管(Q2)与第四功率管(Q4)的漏极并联作为开关电路的输出端，第一功率管(Q1)与第二功率管(Q2)的栅极并联作为第一受控端、与切换控制电路(2)的第一控制端连接，第二功率管(Q2)与第四功率管(Q4)的栅极并联作为第二受控端、与切换控制电路(2)的第二控制端连接。
2.根据权利要求1所述的静态高速开关切换电路，其特征在于：所述的切换控制电路(2)包括由非门电路和电阻组成的两路信号处理电路、以及两个控制芯片，信号处理电路接收输入信号，分为两路信号分别送至第一控制芯片(IC1)和第二控制芯片(IC2)的输入端，第一控制芯片(IC1)和第二控制芯片(IC2)处理后分别输出控制信号至第二功率管(Q2)与第四功率管(Q4)的栅极。
3.根据权利要求2所述的静态高速开关切换电路，其特征在于：所述的驱动电源电路(1)包括电源芯片(IC3)以及周围配套电容元件、隔离变压器(T)、以及由二极管和电容组成整流滤波电路，电源芯片(IC3)经隔离变压器(T)分为两路电压信号，再经整流滤波电路后输出两路直流电压信号送至第一控制芯片(IC1)和第二控制芯片(IC2)的电源端。
4.根据权利要求1所述的静态高速开关切换电路，其特征在于：所述的功率管组的类型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。
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Cited By (2)
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| CN103199615A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-07-10 | 天津中水有限公司 | 无间断切换电源 |
| CN105119590A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-02 | 江苏中科君芯科技有限公司 | Igbt高效驱动电路 |
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2012
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| CN103199615B (zh) * | 2013-04-26 | 2015-05-27 | 天津中水有限公司 | 无间断切换电源 |
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