[實用新型]100A大電流直流大功率固態功率控制器

有效

• 申請號: 201920354505.6
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN209787036U
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 吳偉國
• 申請（專利權）人: 上海黑捷士電子有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 31001 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本實用新型涉及一種100A大電流直流大功率固態功率控制器，包括MCU及多個并聯的MOSFET，MCU經由驅動電路與各MOSFET的柵極相連，各MOSFET的漏極相連形成輸出端，MCU經由電壓采集電路采集輸出端的電壓，其特征在于，所述驅動電路包括信號運算放大單元一及開關電路單元，MCU的控制信號輸出端連接信號運算放大單元一的一個輸入端，信號運算放大單元一的另一個輸入端與開關電路單元的輸出端相連，開關電路單元的輸入端與MCU的調制信號輸出端相連，信號運算放大單元的輸出端連接各MOSFET的柵極。本實用新型采用多管并聯分路采樣反饋控制均流技術及變頻電壓采樣技術，開通關斷的觸發脈沖具有足夠快的上升和下降速度，脈沖前后沿陡峭。

技術領域

本實用新型涉及一種大功率負載的通斷電控制裝置，適用于飛機、艦船、車輛等二次電源分配系統，對較大用電負載進行供電控制和保護，同時參數采集，并對其故障狀態進行監控上報。

背景技術

目前大飛機、戰斗機和裝甲車等重點型號裝備應用了固態二次配電裝置，智能配電技術及固態功率控制技術被大量的應用、驗證，裝備供配電系統性能提升了一大截。

隨著裝備上系統集成度越來越高，電子產品負載數量驟增，單體設備的額定功率和瞬時功率成倍增加，負載任務剖面、供電時序及供電特性也愈加復雜。但目前國內市場還沒有性能穩定的帶載能力能達到100A的大功率固態功率控制器(以下簡稱為SSPC)。

SSPC是一種以功率MOSFET為開關器件，結合計算機通信控制技術的一種智能開關，它集成了傳統配電系統中的繼電器、斷路器及熔斷器功能，兼具電流電壓數據采集及狀態監控功能和數據上報能力。

MOSFET是一種電壓場控制型功率控制器件，靜態時不需要輸入電流，在開關時需對輸入電容充放電，輸入阻抗高、噪聲低、開關速度高、開關損耗小。MOSFET屬于多數載流子器件，沒有少數載流子存儲效應引起開關時間的延遲，通常不會發生正向偏置二次擊穿，而在反向偏置時只有電氣方面的因素使其電流密度達到雪崩注入值，而與熱應力無關。MOSFET導通電阻較雙極型晶體管、晶閘管等都小，適用于中小功率的電源產品。MOSFET的導通電阻具有正溫度系數特性，即隨著工作環境溫度的上升，其導通電阻會增加，相應的通過其導電溝道的電流也會減小。電流減小后，耗散功率降低，溫度就會下降，導通電阻又會減小，這樣的負反饋特性使MOSFET本身非常適合于并聯使用。

隨著功率MOSFET制造工藝快速發展，單個器件的通流能力成倍增加，導通電阻也不斷減小，抗雪崩能力和安全工作區域范圍也有一定的提升，這些都為大功率固態功率控制器的研制奠定了良好的基礎。

實用新型內容

本實用新型的目的是：提供一種帶載能力能達到100A的大功率固態功率控制器。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種100A大電流直流大功率固態功率控制器，包括MCU及多個并聯的MOSFET，MCU經由驅動電路與各MOSFET的柵極相連，各MOSFET的漏極相連形成輸出端，MCU經由電壓采集電路采集輸出端的電壓，其特征在于，所述驅動電路包括信號運算放大單元一及開關電路單元，MCU的控制信號輸出端連接信號運算放大單元一的一個輸入端，信號運算放大單元一的另一個輸入端與開關電路單元的輸出端相連，開關電路單元的輸入端與MCU的調制信號輸出端相連，信號運算放大單元的輸出端連接各MOSFET的柵極；

電壓采集電路包括串聯在輸出端上的分壓電阻R38及分壓電阻R39，分壓電阻R39接地，分壓電阻R38的兩端與信號運算放大單元二的輸入端相連，信號運算放大單元二的輸出端與一階數字濾波單元的輸入端相連，一階數字濾波單元的輸出端連接MCU。

優選地，每個所述MOSFET的柵極與柵極電阻串聯后連接所述驅動電路。

優選地，將所有并聯的所述MOSFET置于統一散熱殼體上，并在印制電路板上緊靠在同一區域。