CN2790035Y - 稳压式电子功率开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种稳压型电子功率开关，具体地说是一种由场效应管构成的电子功率开关，主要用于电动车辆充放电的控制。它由电子功率开关电路(1)，开关驱动电路(2)构成，由开关晶体管构成的开关电路串连在主电源电路中，开关晶体管的控制极连接驱动电路(2)；驱动电路(2)的输入端与开关控制电路(3)连接，其输出端连接有稳压电路(4)；所述开关控制电路(3)由R－S触发器构成，其工作电源(V_DD1)与主电源(V_DD2)为不同的电源供给。由于本实用新型采用了电子稳压电路、开关控制电路与主电源电路电源隔离、短路保护电路等设计，使得主电源电路电压波动范围大小都能可靠控制电路开启和关断，并且保证电路的安全。

Description

稳压式电子功率开关

技术领域

本实用新型涉及一种电子开关，具体地说是一种由场效应管构成的电子功率开关，主要用于电动车辆充放电的控制。

背景技术

常规电子功率开关电路由场效应开关晶体管构成，通过对其控制栅极的控制使得开关晶体管处于导通和关断状态。在一般的应用状况下这种电子功率开关使用比较可靠，然而，在栅极控制电压不稳定，即电压达不到额定值的时候，开关晶体管就不能导通或者不能完全导通，使得开关控制失灵或导通效率降低。例如在可自充电的电动自行车上，车辆滑行或推车行走时，充电发电机产生的充电电流较小不能推动电子开关管导通或不能完全导通，因而不能向蓄电池充电，也就是说这部分能量不能有效回收利用。因此将常规电子功率开关用于自充电型电动车辆的充电控制，能量的回收利用效率很低。在上述使用状态下如果采用继电器作为开关器件，其驱动电路和继电器耗电都会大大高于电子开关，使得整车的充电效率也会降低。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服现有技术的缺陷，提供一种稳压式电子功率开关，用于驱动电压不稳定的使用环境。

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。

稳压式电子功率开关，由电子功率开关电路1，开关驱动电路2构成，其特征在于由开关晶体管构成的开关电路串连在电源电路中，开关晶体管的控制极连接驱动电路2；驱动电路2的输入端与开关控制电路3连接，其输出端连接有稳压电路4；所述开关控制电路3由触发集成电路构成，其工作电源V_DD1与主电源V_DD3为不同的电源供给。

前述的稳压式电子功率开关，其特征在于所述开关晶体管为两只场效应晶体管并联构成，其控制极连接到驱动电路；所述驱动电路由晶体三极管以及偏置电阻构成，驱动电路的输出端连接的所述稳压电路由稳压二极管串连于晶体三极管的发射极构成，稳压电路的稳压值高于场效应晶体管的栅极电压；所述开关控制电路由集成电路触发器构成，其输出端提供偏置电阻与所述驱动电路的晶体三极管的基极连接，开关控制电路的两个信号输入端接电子功率开关的开启和关闭的控制信号。

前述任一项稳压式电子功率开关，其特征还在于所述电子功率开关还包括有短路保护电路，所述短路保护电路由并联在主电源电路和开关晶体管控制极之间的晶体三极管及偏置电阻构成。

本实用新型的优点是，由于本实用新型的稳压式电子功率开关采用了电子稳压电路，场效应晶体管的栅极能够获得稳定的驱动电压，保证了场效应三极管可靠开启，使得电动车辆在不使用电源驱动行驶中的任何运动状态都能向车辆的蓄电池充电，大大提高了能量的回收效率；同样，由于发动机产生的电压不稳定也会造成开关控制电路的工作不可靠，因而开关控制电路采用与主电源电路不同的电源，从而保证控制的可靠性。为了电子功率开关的安全可靠工作，在本设计的开关电路中设置了短路保护电路，在短路情况下开关电路自动处于关闭状态，电路的安全性得到保障。

附图说明

图1为本实用新型的稳压式电子功率开关的电路方框图。

图2为本实用新型的稳压式电子功率开关的实施例的电路原理图。

具体实施方式

电子功率开关电路1一般采用电子开关器件构成，例如由场效应管或开关三极管等晶体管，根据电源V_DD3电路电流的大小晶体管可以选用一只或多只。电子功率开关驱动电路2用来推动电子功率开关电路，使得电子开关开启或关闭，驱动电路由电源V_DD3提供的电压及开关三极管驱动控制向电子开关电路的控制电极提供驱动电压。由于主电源V_DD3电路提供的电压不稳定，因此在驱动电路中设置了稳压电路4，以保证驱动电路导通时向开关电路控制电极提供稳定的推动电压。电子开关控制电路3是由独立电源V_DD1供电的触发器电子线路，以保证对功率开关驱动电路2的可靠驱动。

本实用新型的稳压式电子功率开关，在设计上考虑到可靠性设计由短路保护电路5，它并接于控制极两端，当输出短路接地时保护短路导通短接控制极，使得功率开关电路瞬间截止关断开关，保护电子线路的安全。

根据实用新型的设计思路，本实用新型的技术方案可以有多种实现形式，在本申请中提供以下具体实施例。

开关电路由场效应晶体管VT1和VT2并联构成，并串连在主电源V_DD3电路中，其栅极连接驱动电路。驱动电路由开关三极管BG1和偏置电阻器构成，三极管BG1的输出端分别连接场效应晶体管的栅极。在主电源电路的正极和驱动电路中的开关三极管的发射极之间连接有稳压二极管D1，当三极管BG1导通时稳压电路提供给场效应管的栅极稳定的电压，显然这个稳压值一定时高于栅极的启动电压。

在本实施例中开关控制电路为专用集成电路IC1构成的触发电路，该触发电路集成有触发器和外围电路，其工作电源为独立的电源V_DD1供给，该电源不受主电源V_DD3的影响，因此触发器输出的控制信号可以可靠地启动或关闭开关三极管BG1。

在场效应管栅极上并联有由三极管BG2和偏置电阻构成的短路保护电路，三极管的基极与功率开关的输出连接，一旦输出端短路，保护电路立即导通使场效应晶体管VT1和VT2截止，以达到保护电子线路的目的。

稳压式电子功率开关由两个电压电源V_DD1和V_DD3供给，V_DD1电源、IC1和BG1等组成控制和驱动电路，二极管D1和电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、三极管BG1组成一个稳压电路，为VT1和VT2电源控制开启与关断提供一个稳定的电压及驱动电流，R9、R10和BG2组成为一个电子开关输出的短路保护电路。开机时IC1的VD2与VS1导通，当VD2提供正电压电流通过VS1的输出通过R1、R2产生压降，使BG1导通，电流经R3、D1构成一个稳定的电压，通过R4、R5、R6、R7、R8分流给VT1和VT2的栅极，使场效应管处于导通状态，实现V_DD3电源开启。当IC1的IN输入一个脉冲信号时，VS1输出端无电压输出BG1处于截止状态，VT1、VT2的栅极无偏压，两个功率MOSFET管子处于截止状态，关闭电源实现功率电子开启和关闭的功能。短路保护电路，在一般情况下电路中的电流处于规定的范围内时不工作，当电流大于额定值时，BG2开始工作处于导通状态，使推动电流直接短路，在VT1和VT2的栅极无偏压，两个管子处于截止状态无电流输出，实现短路保护。稳压电路，功率MOSFET管子VT1和VT2是电压控制型的，若栅极得到稳定的电压，它的导通电阻也随之增加，从而降低开关的效率，为V_DD3电源在实际应用中电压下降到50％时，电子开关也能达到理想的状态，所以在BG1的集电极上装有一个高于栅极电压的稳压管，再通过电阻的分流分压得到需要的偏流电压，使VT1和VT2良好的导通，不管V_DD3电压高低在栅极都能保证稳定的偏流电压，从而实现稳定的功率电子开与关的状态。

以上只是对本实用新型技术方案和实施例的描述，而不是对本申请技术方案的限定，显然实现本发明创造有多种形式，本领域的技术人员可以根据本申请权利要求所限定的内容和精神作出各种改进。

Claims (3)

1.稳压式电子功率开关，由电子功率开关电路(1)，开关驱动电路(2)构成，其特征在于由开关晶体管构成的开关电路串连在电源电路中，开关晶体管的控制极连接驱动电路(2)；驱动电路(2)的输入端与开关控制电路(3)连接，其输出端连接有稳压电路(4)；所述开关控制电路(3)由触发集成电路构成，其工作电源(V_DD1)与主电源(V_DD3)为不同的电源供给。

2.根据权利要求1所述的稳压式电子功率开关，其特征在于所述开关晶体管为两只场效应晶体管(VT1、VT2)并联构成，其控制极连接到驱动电路；所述驱动电路由晶体三极管(BG1)以及偏置电阻构成，驱动电路的输出端连接的所述稳压电路由稳压二极管(D1)串连于晶体三极管(BG1)的发射极构成，稳压管的稳压值高于场效应晶体管的栅极电压；所述开关控制电路由集成电路触发器(IC1)构成，其输出端提供偏置电阻(R1、R2)与所述驱动电路的晶体三极管(BG1)的基极连接，开关控制电路的两个信号输入端(VD2、IN)接电子功率开关的导通和关闭的控制信号。

3.根据权利要求1、2所述的稳压式电子功率开关，其特征在于所述电子功率开关还包括有短路保护电路(5)，所述短路保护电路由并联在主电源电路和开关晶体管控制极之间的晶体三极管(BG2)及偏置电阻构成。

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