[實用新型]固體功率控制器

有效

• 申請號: 200920285422.2
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN201571033U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 劉超;凌闖;徐奎;馬玉梅
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十研究所
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H03K17/082
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司 34102
• 代理人: 陸淑賢

所屬技術領域

本實用新型屬于工業自動化控制領域，涉及一種固體功率控制器。

背景技術

固體功率控制器(Solid?State?Power?Controller簡稱SSPC)是一種具有智能化功能的組合元件，它包含了固體繼電器和過流斷路器的功能。現有固體繼電器具有體積小、無觸點、開關速度快、抗沖擊和振動強、耐惡劣環境能力好等優點，但在過載或負載短路的情況下，極易造成固體繼電器損壞；而過流斷路器其內部機械連桿式結構，金屬觸點式接觸，抗沖擊和振動能力相對薄弱，環境適應性差。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種智能化程度高的固體功率控制器，該固體功率控制器工作可靠，還具有過載、負載短路的保護功能。

本實用新型所提供的固體功率控制器采取如下技術方案：由微控制器電路、偏置電路、隔離電路、跳閘反饋電路、輸出反饋電路、恒流電路、取樣電路及輸出部分組成，偏置電路、隔離電路、跳閘反饋電路、輸出反饋電路、恒流電路、取樣電路及輸出部分與微控制器電路相接，其特征是所述輸出部分由功率場效應管、自鎖電路及由三極管驅動電路和快速放電電路構成的驅動電路組成，自鎖電路的輸出接驅動電路，驅動電路的輸出接功率場效應管。

所述輸出部分中三極管驅動電路由三極管輸出型光電耦合器V1、NPN三極管V4、PNP型三極管V2、穩壓管V6、V8、電阻R1-R4、電阻R6、R7、電容C1構成，所述快速放電電路和由NPN三極管V3、PNP型三極管V5、電阻R5構成，微控制器電路的控制電壓信號U1由光電耦合器V1發光管的正極輸入，發光管的負極通過穩壓管V8接地，電阻R1接在光電耦合器V1收光管的基極、接地射極間，其集電極通過并聯的電阻R3、電容C1接三極管V2的基極，電阻R2接在三極管V2的基極、射極間，三極管V2的集電極接三極管V4、V5的基極、三極管V3的集電極并通過電阻R4接地；三極管V4、V5共射極，三極管V5的集電極通過電阻R5接地，電阻R6、R7串聯接在三極管V4、V5的射極與功率場效應管V7的柵極間，穩壓管V6接在電阻R6、R7的接點與地之間。

所述的自鎖電路由雙向可控硅輸出型光電耦合器V10、三極管輸出型光電耦合器V1、電阻R1、R8、穩壓管V8組成，雙向可控硅輸出型光電耦合器V10發光管的正極接跳閘保護脈沖信號，負極接地，其收光管雙向可控硅的一個電極接地，另一個電極與三極管輸出型光電耦合器V1發光管的正極通過電阻R8接控制信號，三極管輸出型光電耦合器V1發光管的負極通過穩壓管V8接地，電阻R1接在三極管輸出型光電耦合器V1收光管的基極、射極間，其收光管的集電極輸出驅動信號至驅動電路。

所述的取樣電路由輸出回路中串聯的取樣電阻RS和放大電路組成，取樣電阻RS的取樣電壓信號經放大電路放大后，送入微控制器電路。取樣電阻RS緊貼于在陶瓷DBC板上。

本實用新型所提供的固體功率控制器工作原理為：微控制器電路是該固體功率控制器的控制核心，由偏置電路、DC/DC隔離電路向各單元電路提供電源，當施加輸入電壓信號時，信號通過恒流電路加到微控制器電路來，微控制器電路輸出驅動信號驅動功率場效應管，使固體功率控制器接通；切除輸入電壓信號時，關斷固體功率控制器。微控制器PIC通過串聯在輸出回路中的取樣電阻RS始終檢測輸出負載狀態，并反饋到輸出狀態端，顯示負載工作狀態。過載、短路保護通過取樣電阻RS始終檢測負載電流，當電流過載時，將過載信息反饋到微控制器PIC電路，微控制器電路根據過載電流進行延時，在延時期內如過載未消除，微控制器電路將啟動系統的跳閘保護功能來關斷輸出，同時將信號反饋到跳閘狀態端，并接通跳閘輸出(與斷路器輔助觸點功能相同)。該固體功率控制器在輸出部分的輸出功率管選用低導通電阻的功率場效應管；采用了三極管驅動電路和快速放電電路構成的驅動電路，特點是驅動電路功率大，保證了對功率MOSFET管的快速導通和快速關斷，減小功率MOSFET管開關功耗，實現了大功率MOSFET可靠工作。在輸出部分設置了與驅動電路相接的自鎖電路，該固體功率控制器過載、短路保護采用了掉電復位的自鎖方式，即過載或短路保護動作后，必須關斷輸入電壓信號后，再重新施加輸入電壓信號，固體功率控制器才能再次實現重新接通輸出。使固體功率控制器工作更加可靠。取樣電路由輸出回路中串聯的取樣電阻RS和放大電路組成，取樣電阻RS采取緊貼于在陶瓷DBC板上的安裝方式，使其產生的熱量能迅速通過陶瓷DBC板、銅底板以及散熱器路徑散去，取樣信號電壓一致性很好，有效避免了取樣電阻熱量增大對電阻精度的影響。