一种高压固态功率控制电路制造技术

本发明专利技术属于智能配电领域，特别涉及一种高压固态功率控制电路，MOS管的漏极连接电压输入端，栅极连接图腾柱电路,源极连接电压输出端，同时源极通过二极管接地；控制指令端依次连接光栅隔离器、一级RS触发器和图腾柱电路；霍尔采集器一连接到MOS管的源极和电压输出端之间，一级RS触发器通过反时限延时保护电路连接霍尔采集器一；霍尔采集器一通过通过短路保护电路、二级RS触发器连接到图腾柱电路；反时限延时保护电路和短路保护电路连接到逻辑电路，逻辑电路连接到保护状态采集器；霍尔采集器二连接到霍尔采集器一和电压输出端之间。固态电路控制器在设计时考虑与各种负载的兼容性，能够实现电路控制的软启动、缓关断功能。缓关断功能。缓关断功能。

【技术实现步骤摘要】
一种高压固态功率控制电路


[0001]本专利技术属于智能配电领域，特别涉及一种集电路保护、状态采集于一体的高压固态功率控制电路(SSPC)。

技术介绍

[0002]固态功率控制电路是一种由半导体器件组成的集电路保护、状态采集于一体具有控制功率通断能力的无触点开关系统，具有开关速度快、可靠性高、便于控制的特点。
[0003]随着航天活动的不断开展，航天器功能越来越复杂，所要求的负载功率也越来越大，对空间用高压大功率系统的研究是十分必要的。高压大功率系统在航天领域有着广泛的应用前景，但也面临着许多问题，对高压大功率系统的有效控制在研究中时重点也是难点。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中提到的缺陷，本专利技术展示了一种高压固态功率控制电路。
[0005]为实现上述目的，现提供技术方案如下：
[0006]一种高压固态功率控制电路，MOS管的漏极连接电压输入端，栅极连接图腾柱电路,源极连接电压输出端，同时源极通过二极管接地；
[0007]控制指令端依次连接光栅隔离器、一级RS触发器和图腾柱电路；
[0008]霍尔采集器一连接到MOS管的源极和电压输出端之间，一级RS触发器通过反时限延时保护电路连接霍尔采集器一；
[0009]霍尔采集器一通过通过短路保护电路、二级RS触发器连接到图腾柱电路；
[0010]反时限延时保护电路和短路保护电路连接到逻辑电路，逻辑电路连接到保护状态采集器；
[0011]霍尔采集器二连接到霍尔采集器一和电压输出端之间，电流采集器连接到霍尔采集器二上；
[0012]电压采集连接到电压输出端。
[0013]进一步的，所述一级RS触发器为上位机控制信号及反时限延时保护信号，上电初始化时，反时限延时保护信号通过上拉电阻将1引脚钳制为高电平，上位机控制信号通过下拉电阻将2引脚钳制为低电平，此时3引脚输出为高电平，5引脚为低电平，一级RS触发器控制信号为低电平；
[0014]上位机发送控制配电指令时，一级RS触发器的2、5引脚翻转为高电平，此时3引脚输出锁定为高电平，一级RS触发器控制信号输出为高电平，MOS导通；电路过流时，反时限延时保护信号为低电平，3引脚输出翻转为低电平，一级RS触发器控制信号翻转为低电平，MOS管关断。
[0015]进一步的，所述二级RS触发器中：上电初始化时，一级RS触发器控制信号为低电平，三极管V1不导通，三极管V2导通，二级RS触发器的2、4引脚为低电平，1引脚为低电平，二
级RS触发器控制信号为低电平；
[0016]上位机发送控制配电信号时，一级RS触发器控制信号为高电平，三极管V1导通，三极管V2基极电压为低电平，三极管V2关断，二级RS触发器的2、4引脚翻转为高电平，二级RS触发器控制信号保持低电平状态；电路短路时，短路保护信号为高电平，3引脚输出翻转为低电平，二级RS触发器控制信号输出翻转为高电平。
[0017]进一步的，所述反时限延时保护电路中D2与D3为比较器，D1为运算放大器；基准电压通过分压得到相应的过流保护起始电压及短路保护工作电压，霍尔采集信号与过流保护起始电压及短路保护工作电压进行对比，得到反时限延时保护信号和短路保护信号；反时限延时保护信号和短路保护信号分别作为一级RS触发器、二级RS触发器的输入，反作用于控制电路。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术固态电路控制器在设计时考虑与各种负载的兼容性，实现电路控制的软启动、缓关断功能；采用霍尔电流检测器件，实现功率电路与控制电路的隔离，当电路中发生过流时，可以根据过流的幅度控制电路关断，过流幅度越大关断时间越短，当过流的幅度达到短路阈值时，可以实现快速关断；采用霍尔传感器对电路进行状态采集，在功耗、散热、布局、工艺等方面具有更大的优势。
附图说明
[0020]图1为一种高压固态功率控制电路框图；
[0021]图2为一级RS触发器逻辑电路图；
[0022]图3为二级RS触发器逻辑电路图；
[0023]图4为反时限延时保护电路图。
具体实施方式
[0024]为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术技术方案，下面结合附图对本专利技术技术方案进行详细描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0025]通过两级RS触发器实现对高压大功率电路的控制，RS触发器控制电路的通断，信号经过图腾柱电路提升驱动能力，实现对碳化硅MOS管的软启动、缓关断,为了减小MOS管栅极输入阻抗避免干扰使MOS管误导通，在栅源极间并联电阻和稳压二极管，保护功率MOS管；为保证配电模块的安全运行，在负载发生过流和短路时需及时切开配电通路，避免故障的扩大，同时过流与短路保护所要求的时限与动作阈值不同，实现保护功能的电路也不同，为实现故障的快速切断同时减少器件的使用，过流保护电路采用反时限延时保护电路来实现，电流越大关断时间越短，当电流达到短路阈值时直接关断MOS管；电路采用霍尔传感器实现电流采集，霍尔传感器通过电
‑
磁
‑
电的转换环节，将负载电流信号转换为电压信号，实现功率电路与控制电路的隔离。
[0026]图1中控制指令通过光耦隔离器件及反时限延时保护电路信号控制一级RS触发电路，一级RS触发电路信号及短路控制信号控制二级RS触发电路，两级RS触发电路信号经过图腾柱电路的提升作用实现对碳化硅MOS管的控制，从而控制配电。
[0027]图2中一级RS触发电路的输入为上位机控制信号及反时限延时保护信号，上电初
始化时，反时限延时保护信号通过上拉电阻将1引脚钳制为高电平，上位机控制信号通过下拉电阻将2引脚钳制为低电平，此时3引脚输出为高电平，5引脚为低电平，一级RS触发器控制信号为低电平。上位机发送控制配电指令时，一级RS触发器的2、5引脚翻转为高电平，此时3引脚输出锁定为高电平，一级RS触发器控制信号输出为高电平，MOS导通。电路过流时，反时限延时保护信号为低电平，3引脚输出翻转为低电平，一级RS触发器控制信号翻转为低电平，MOS管关断。
[0028]图3二级RS触发器中，上电初始化时，一级RS触发器控制信号为低电平，三极管V1不导通，三极管V2导通，RS触发器的2、4引脚为低电平，1引脚为低电平，二级RS触发器控制信号为低电平。上位机发送控制配电信号时，一级RS触发器控制信号为高电平，三极管V1导通，三极管V2基极电压为低电平，三极管V2关断，RS触发器的2、4引脚翻转为高电平，二级RS触发器控制信号保持低电平状态。电路短路时，短路保护信号为高电平，3引脚输出翻转为低电平，二级RS触发器控制信号输出翻转为高电平。
[0029]采用霍尔采集实现对电路中电流的采集，分析电路是否存在过流及短路情况；采用霍尔采集实现对电路电流值的采集。
[0030]由于在高压大功率电路中采用了浮地，一个霍尔采集器件无法同时完成对电路的控制和电流采集，因此使用了两个霍尔传感器，一个接浮地实现对电路的控制，一个接G本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压固态功率控制电路，其特征在于：MOS管的漏极连接电压输入端，栅极连接图腾柱电路,源极连接电压输出端，同时源极通过二极管接地；控制指令端依次连接光栅隔离器、一级RS触发器和图腾柱电路；霍尔采集器一连接到MOS管的源极和电压输出端之间，一级RS触发器通过反时限延时保护电路连接霍尔采集器一；霍尔采集器一通过短路保护电路、二级RS触发器连接到图腾柱电路；反时限延时保护电路和短路保护电路连接到逻辑电路，逻辑电路连接到保护状态采集器；霍尔采集器二连接到霍尔采集器一和电压输出端之间，电流采集器连接到霍尔采集器二上；电压采集连接到电压输出端。2.根据权利要求1所述的一种高压固态功率控制电路，其特征在于：所述一级RS触发器为上位机控制信号及反时限延时保护信号，上电初始化时，反时限延时保护信号通过上拉电阻将1引脚钳制为高电平，上位机控制信号通过下拉电阻将2引脚钳制为低电平，此时3引脚输出为高电平，5引脚为低电平，一级RS触发器控制信号为低电平；上位机发送控制配电指令时，一级RS触发器的2、5引脚翻转为高电平，此时3引脚输出锁定为高电平，一级RS触发器控制信号输出为高电平，MOS导通；电路过流时，反时限延时保护信...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建伟，李化义，刘俊尧，张明，黄雷，刘奕宏，宗岩，张洪建，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：