固态功率控制器制造技术

本发明专利技术所述的固态功率控制器，提出应用于固态功率控制器的故障检测电路设计，以解决固态功率控制器正常关断与故障关断模式之间无法准确识别的问题。固态功率控制器包括由供电（复位）电路、信号检测电路和状态输出电路构成的故障检测电路。所述的供电（复位）电路控制信号检测电路和状态输出电路的加电与断电，其VCC电源由固态功率控制器母线电源分压整流产生，在加电瞬间产生复位信号以控制信号检测电路进行复位操作；所述的信号检测电路，上电瞬间接收供电（复位）电路产生的复位信号，对电路进行复位操作，根据开关控制电路产生的开启复位信号、以及固态功率控制器经电流采集电路和保护电路产生的电平控制信号，输出高电平或低电平；所述的状态输出电路，根据信号检测电路输出的电平信号分别输出高、低电平信号。

【技术实现步骤摘要】
固态功率控制器
本专利技术涉及一种具有故障检测电路和关断原因监测手段的新型固态功率控制器，电气设计

技术介绍
随着微电子技术和芯片工艺设计在国内电子行业的快速发展，固态功率控制器作为电力电子控制领域的核心控制开关，亦已广泛应用于各类供配电系统中。通常固态功率控制器包括有供电电路、开关控制电路、功率驱动电路、电流采集电路、保护电路和指示电路等结构，通过指令模式接通和关断相应电路并对母线电流进行实时采集与监测。一旦发生过流/短路等类故障时，控制器能够即时识别并直接切断电源以保护所在的系统，体现出响应速度快、抗干扰能力强、故障解除后可恢复等优点。现有固态功率控制器的工作模式分为三种，即正常接通、正常关断和故障关断。如后附图1所示，上电后电路处于正常状态时，通/断指示电路输出低电平；当输入接通指令后，控制器电路进入工作状态时，通/断指示电路输出高电平；当输入关断指令后，控制器电路处于关断状态时，通/断指示电路输出低电平；当发生过流/短路等故障时，控制器电路进入故障模式，此时电源被切断，通/断指示电路则仍输出低电平。因此，上述现有控制器电路，无论发生故障关断或在正常工作状态下的关断控制时，通/断指示端均输出低电平，从控制器外部，用户无法直接对电路发生关断时的工作状态做出直接、有针对性地正确判断，从而无法基于固态功率控制器本身实施功率器件、母线电路工作正常与否的监测与控制，不利于保护相应供配电系统的安全。有鉴于此，特提出本专利申请。
技术实现思路
本申请所述的固态功率控制器，在于解决上述现有技术存在的问题而提出应用于固态功率控制器的故障检测电路设计，以解决固态功率控制器正常关断与故障关断模式之间无法准确识别的问题，从而提高判断控制器电路工作状态的准确性。为实现上述设计目的，所述的固态功率控制器包括由供电（复位）电路、信号检测电路和状态输出电路构成的故障检测电路。具体地，所述的供电（复位）电路控制信号检测电路和状态输出电路的加电与断电，其VCC电源由固态功率控制器母线电源分压整流产生，在加电瞬间产生复位信号以控制信号检测电路进行复位操作；所述的信号检测电路，上电瞬间接收供电（复位）电路产生的复位信号，对电路进行复位操作，根据开关控制电路产生的开启复位信号、以及固态功率控制器经电流采集电路和保护电路产生的电平控制信号，输出高电平或低电平；所述的状态输出电路，根据信号检测电路输出的电平信号分别输出高、低电平信号。如上述设计构思，为解决正常关断和故障关断无法判断的问题，本申请设计了一种故障检测电路，当电路正常接通或关断时，故障检测电路始终输出低电平；当电路发生过载故障时，故障检测电路输出高电平；在故障解除后，输入接通指令电路重新接通，故障检测电路再次输出低电平，从而能够从根本上加以区分正常关断和故障关断状态。进一步地，所述的供电（复位）电路，其电阻R1的一端同时与电阻R2的一端以及故障检测电路供电端（即固态功率控制器母线电源端）VCC相连，电阻R1的另一端同时与稳压管Z1的负极以及三极管Q1的基极相连，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的发射级同时与电阻R3的一端以及二极管D1的负极相连，电阻R3的另一端同时与二极管D1的正极以及电容C1的一端相连，电容C1的另一端同时与稳压管Z1的正端以及故障检测电路的GND端（即固态功率控制器的GND端）相连。进一步地，所述的信号检测电路，其电阻R4的一端同时与D触发器U2的D端、三极管Q1的发射极、二极管D1的负极以及电阻R3的一端相连，电阻R4的另一端与D触发器U2的VDD端相连，电阻R5的一端同时与D触发器U2的R端、二极管D2的负极以及二极管D3的负极相连，电阻R5的另一端接故障检测电路的GND端，二极管D2的正极与反相放大器U1的输出端相连，二极管D3的正极与故障检测电路的Vr端相连，反相放大器U1的输入端同时与电阻R3的另一端、电容C1的一端以及二极管D1的正极相连，D触发器U2的VSS端与故障检测电路的GND端相连，D触发器U2的CK端与故障检测电路的Vin端相连。进一步地，所述的状态输出电路，其电阻R6的一端与D触发器U2的Q端相连，电阻R6的另一端同时与稳压管Z2的负极以及三极管Q2的基极相连，电阻R7的一端同时与三极管Q2的发射极以及故障检测电路的输出端Vout相连，电阻R7的另一端同时与稳压管Z2的正极以及故障检测电路的GND端相连，三极管Q2的集电极同时与电阻R3的一端、电阻R4的一端、二极管D1的负极、三极管Q1的发射极以及D触发器U2的D端相连。综上内容，本申请所述的固态功率控制器具有如下优点：1、通过信号检测电路，能够有效识别控制器处于正常关断还是处于故障关断状态，避免了错误状态下的重复操作，有利于提高功率电路的可靠性与使用寿命，可确保供配电系统在安全、稳定、可靠的状态下运行。2、电路故障排查时间较短，运行效率较高。3、能够通过供电（复位）电路，有效地避免在上电瞬间、因上一故障状态而始终存在的输出高电平的现象，对信号检测电路进行复位操作而可避免输出状态紊乱现象的发生。4、能够通过开关控制电路引入开启复位信号，可在开启瞬间对信号检测电路进行复位操作，从而有效地避免因上一故障状态而始终存在的输出高电平现象，系统安全性得以进一步提升。5、能够通过状态输出电路，显著地提高电路输出端的驱动能力，有效地避免负载变化引起输出电平变小的现象，拓展了控制器电路应用范围。附图说明以下附图是本申请具体实施方式的举例说明。图1是现有固态功率控制器的电路原理框图；图2是本申请所述具有故障检测电路的固态功率控制器电路原理框图；图3为本申请所述固态功率控制器具有的故障检测电路结构图；图4为应用本申请所述固态功率控制器的故障检测工作过程的关键点波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。实施例1，如图2和图3所示，本申请提出具有故障检测电路的新型固态功率控制器，所述的故障检测电路包括供电（复位）电路、信号检测电路和状态输出电路。所述的供电（复位）电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、二极管D1、稳压管Z1和三极管Q1，其中电阻R1的一端同时与电阻R2的一端以及故障检测电路供电端（即固态功率控制器母线电源端）VCC相连，电阻R1的另一端同时与稳压管Z1的负极以及三极管Q1的基极相连，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的发射级同时与电阻R3的一端以及二极管D1的负极相连，电阻R3的另一端同时与二极管D1的正极以及电容C1的一端相连，电容C1的另一端同时与稳压管Z1的正端以及故障检测电路的GND端（即固态功率控制器的GND端）相连。固态功率控制器母线电源分压整流产生VCC电源，以控制信号检测电路和状态输出电路的加电与断电，并在加电瞬间产生复位信号以控制信号检测电路进行复位操作。所述的信号检测电路，包括电阻R4、电阻R5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态功率控制器，其特征在于：包括由供电（复位）电路、信号检测电路和状态输出电路构成的故障检测电路；/n所述的供电（复位）电路控制信号检测电路和状态输出电路的加电与断电，其VCC电源由固态功率控制器母线电源分压整流产生，在加电瞬间产生复位信号以控制信号检测电路进行复位操作；/n所述的信号检测电路，上电瞬间接收供电（复位）电路产生的复位信号，对电路进行复位操作，根据开关控制电路产生的开启复位信号、以及固态功率控制器经电流采集电路和保护电路产生的电平控制信号，输出高电平或低电平；/n所述的状态输出电路，根据信号检测电路输出的电平信号分别输出高、低电平信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种固态功率控制器，其特征在于：包括由供电（复位）电路、信号检测电路和状态输出电路构成的故障检测电路；
所述的供电（复位）电路控制信号检测电路和状态输出电路的加电与断电，其VCC电源由固态功率控制器母线电源分压整流产生，在加电瞬间产生复位信号以控制信号检测电路进行复位操作；
所述的信号检测电路，上电瞬间接收供电（复位）电路产生的复位信号，对电路进行复位操作，根据开关控制电路产生的开启复位信号、以及固态功率控制器经电流采集电路和保护电路产生的电平控制信号，输出高电平或低电平；
所述的状态输出电路，根据信号检测电路输出的电平信号分别输出高、低电平信号。


2.根据权利要求1所述的固态功率控制器，其特征在于：所述的供电（复位）电路，其电阻R1的一端同时与电阻R2的一端以及故障检测电路供电端（即固态功率控制器母线电源端）VCC相连，电阻R1的另一端同时与稳压管Z1的负极以及三极管Q1的基极相连，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的发射级同时与电阻R3的一端以及二极管D1的负极相连，电阻R3的另一端同时与二极管D1的正极以及电容C1的一端相连，电容C1的另一端同时与稳压管Z1的正端以及故障检测电路的GND端（即固态功率控制器的GND端）相连。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪春晓，赵国清，倪卫星，詹兴龙，王岑，苏筱，蔡林均，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37