[實用新型]一種基于場效應管的電子開關模塊

有效

• 申請號: 201921500560.8
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN210490830U
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 鄭阿東;王大麗;賈鋒濤;樊啟蒙
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567
• 代理公司: 廣州中瀚專利商標事務所 44239
• 代理人: 黃洋;蓋軍

本實用新型的目的是提出一種基于場效應管的電子開關模塊，該電子開關模塊具有壽命長、靜音的優點，可以替代傳統的繼電器來實現負載電路的通斷控制。本實用新型的基于場效應管的電子開關模塊包括電路板及安裝于電路板上的PNP型三極管和P型場效應管，所述三極管的基極通過第一電阻與電子開關模塊的控制端子相連，三極管的發射極通過第二電阻與三極管的基極相連，三極管的集電極接地；所述場效應管的源極與電子開關模塊的電源輸入端子相連，場效應管的柵極通過第三電阻與三極管的發射極相連，場效應管的漏極與電子開關模塊的電源輸出端子相連。

技術領域

本實用新型屬于汽車電器的技術領域，具體涉及到一種電子開關模塊。

背景技術

隨著整車安全、娛樂、客戶舒適性需求等技術的發展，汽車電子電器配置模塊日益豐富，整車的供電需求也越來越多樣化，其中包括兩檔風扇、LED大燈、電動兒童鎖、方向盤加熱等負載，目前都是使用繼電器來驅動這些大電流負載。繼電器是機械式結構，電磁繼電器在長期使用過程中會存在觸點老化、機械結構老化等不可避免的問題，其壽命一般在15萬次左右，壽命較短；汽車上驅動負載的繼電器是電磁繼電器，正常工作吸合時存在響聲而影響駕乘感受。

為解決繼電器壽命問題，對繼電器的觸點進行加強，為解決聲音問題，繼電器外殼增加隔音棉，或使用固態繼電器，但上述更改均會增加繼電器使用的成本，或增加負載本身的成本和布置難度。

發明內容

本實用新型的目的是提出一種基于場效應管的電子開關模塊，該電子開關模塊具有壽命長、靜音的優點，可以替代傳統的繼電器來實現負載電路的通斷控制。

本實用新型的基于場效應管的電子開關模塊包括電路板及安裝于電路板上的PNP型三極管和P型場效應管，所述三極管的基極通過第一電阻與電子開關模塊的控制端子相連，三極管的發射極通過第二電阻與三極管的基極相連，三極管的集電極接地；所述場效應管的源極與電子開關模塊的電源輸入端子相連，場效應管的柵極通過第三電阻與三極管的發射極相連，場效應管的漏極與電子開關模塊的電源輸出端子相連。

上述基于場效應管的電子開關模塊一共設有三個引腳，分別是電源輸入端子、電源輸出端子和控制端子，當控制端子接收到高電平信號時，三極管導通，通過第二電阻拉低了場效應管柵極電壓，使得VGS＞VGS(th)開啟電壓，場效應管的漏極（D）和源極（S）之間相當于兩個PN結背向的串聯，漏極（D）和源極（S）之間不導通，所以電源輸入端子與電源輸出端子為斷開狀態；當控制端子接收到低電平信號時，三極管斷開，第二電阻流過的電流非常小，使得第二電阻兩端的壓差降低，此時VGS＜VGS(th)開啟電壓，場效應管的漏極（D）和源極（S）導通，電源輸入端子與電源輸出端子為連接狀態。

在將上述電子開關模塊替代繼電器來使用時，整個控制回路包括電源輸入、電源輸出、控制信號電源（原繼電器線包電源）、控制信號（原繼電器低邊控制腳），其中電源輸入與電子開關模塊的電源輸入端子相連，電源輸出與電子開關模塊的電源輸出端子相連，控制信號與電子開關模塊的控制端子相連，而控制信號電源無需連接，因為在電子開關模塊中，電源輸入端子即可作為相應的電源使用。

進一步地，場效應管實際使用中的往往不是阻性負載，而是感性負載、燈負載、電機負載等，存在較高的沖擊電流，場效應管必須能承載最大沖擊電流以及連續導通的電流，為避免場效應管損壞，所述場效應管的源極與電子開關模塊的電源輸入端子之間串接有保險絲，利用保險絲保護場效應管。

感性負載在斷開瞬間，有反向電動勢，場效應管必須能承載最大電壓，為避免場效應管損壞，所述場效應管的漏極通過TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）管（或稱瞬變電壓抑制二極管）接地，利用TVS管限制最大反向電壓，保護場效應管。

進一步地，所述場效應管的源極與柵極之間通過濾波電容相連，以減少雜波對場效應管開閉的影響。