固态预充电模块制造技术

一种固态预充电模块，其包括：继电器、连接至该继电器的晶体管以及连接至该晶体管的固态装置。该固态装置控制该晶体管的切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及电气继电器，尤其涉及用于电气负载的预充电组件。
技术介绍
继电器是基于所施加的电流而开路和闭合的电开关。对于不同类型的应用或基于具体的操作参数可使用不同的继电器。通常继电器是电磁或固态类型。在高压应用中，继电器必须被设计为可处理高压的影响。例如，混合动力电动汽车(HEV)中可能会提供非常大的集成电容器(诸如大于2000微法(/iF))以给一个或多个负载提供电源。为避免接通电源时施加给继电器触点的破坏性的浪涌电流(inrush current),必须对这种类型应用中的电容器预充电。本质上，当向未充电的电容器施加电源时，过量的电流涌向电容器。如果未提供预充电电路，那么大的浪涌电流可导致电容器的过热，并降低其寿命。大的浪涌电流还可能损坏将电源切换给电容器的继电器触点。此外，如果没有提供预充电电路，那么将需要非常大的主隔离继电器(maindisconnect relay),并且在没有预充电电路的情况下，系统的保险丝也会更易于且更经常地被切断。目前，在这些高压应用中，通常预充电模块是能够切换大电压(诸如300V- 600V)的机电式继电器。预充电模块用来与电阻器串联横跨在接触器的主触点上以给电容器预充电。然而，这些高压电磁预充电模块非常贵，并且通常尺寸较大。因此，问题是系统的总成本增加，并且包括该继电器的模块的尺寸也可能较大，因而限制了用于其它组件的空间。
技术实现思路
通过本公开的预充电模块提供了解决方案，该预充电模块包括继电器、连接至该继电器的晶体管以及连接至该晶体管的固态装置。该固态装置控制该晶体管的切换。附图说明参考附图，现将通过例子的方式描述本专利技术，其中图l是根据示例性实施例所形成的、控制到负载的电源的预充电电路的示意图。图2是基于继电器预充电图解示例性浪涌电流的图形。图3是根据示例性实施例所形成的预充电模块的原理图。图4是根据另一个示例性实施例所形成的预充电模块的原理图。具体实施例方式图l是示出一预充电电路的原理图，该预充电电路具有根据各种示例性实施例所形成的、控制到负载的电源的预充电模块20。预充电模块20可以是固态类型，并被配置为与预充电电阻器22 (例如10欧姆(1 OQ)预充电电阻器)相串联的固态模块，它们一起跨接在接触器26的触点24上。在所图解的实施例中，接触器26是主继电器或主接触器，用于切换对负载(如混合动力电动汽车中的负载)的通电和断电。由接触器26接通及断开的电源可以是来自于不同类型的电源，例如,来自于燃料电池、蓄电池、发电机等。应该注意的是，尽管结合具体应用或为了具体用途来描述预充电模块20,但是各种实施例并非如此有限，预充电模块20可用于任何其中需要或是期望预充电的应用中。在操作中，预充电模块20预充电一个或多个电容器36。电容器36可很大，诸如1000微法(;/F)或预充电模块20将预充电的电压地(pre-charge voltage ground)(如12V地)与总电源电压地(full powervoltage ground)(如300V地或600V地)隔离。当将地(ground)施加给预充电模块20时，预充电模块20接通以给电容器36预充电；当电容器36已达到预定的预充电电平时，预充电模块20切断(允许接触器26接通)，所述预定的预充电电平例如大于电容器36的总电荷容量的大约80%、大于电容器36的总电荷容量的大约90%、大于电容器36的总电荷容量的大约95%、大于电容器36的总电荷容量的大约96°/ 、电容器36的总电荷容量的大约99%(其可^皮-现为已充满)等。然而，预充电继电器20可配置为允许电容器36达到高于或是低于所描述电平的任何预定的预充电电平。图2中所示是基于继电器预充电百分比来图解示例性浪涌电流的图形40。图形40定义了^f黄;夸水平轴的充电时间以及4黄跨垂直轴的以安培表示的浪涌电流。曲线42代表对于所图解的电容器36在百分之八十(80W最小预充电之处的浪涌电流；曲线44代表对于所图解的电容器36在百分之九十(90°/ )标称(nominal)预充电之处的浪涌电流。应该注意的是，曲线42的最大浪涌电流大约是650安培，而曲线44的最大浪涌电流大约是350安培。应该理解，浪涌电流和充电时间依赖于各种不同的因素，包4舌例如，电源的功率、电容器36的类型和容量等。因此，基于电容器36的充电特性，可对预充电模块20进行不同的配置来给电容器36预充电。图3是才艮据所示的示例性实施例所形成的预充电模块20的原理图。预充电模块20被配置为固态预充电模块，其包括固态装置(更具体地，包括固态驱动器组件52)以及继电器54,继电器54在所图解的实施例中是集成的隔离机电式继电器。例如，示例性实施例中的驱动器组件52是自振荡半桥(half-bridge)驱动器,诸如从加州El Segundo的国际整流器公司可得到的IR2153S驱动器。该实施例中的继电器54是标准的12伏(12V)继电器，例如，12V的汽车级机电式继电器。然而，根据应用可4吏用具有不同额定电压的不同类型的继电器。继电器54的继电器线圈55的一端通过二极管56连接至低压电源58，例如12伏(12V)电源(如12V车用电池)，继电器54的继电器线圈55的另一端连接至切换到地60的开关61，'并且当该开关61未切换至地60时(如没有电流)，其被开路以提供隔离。二极管56操作用于阻挡反向电流，例如，如果电源反向地(如相反的极性)连接至继电器54。同样，二极管62跨接在继电器54的线圈55上。二极管62操作用于在工作期间再循环电源(reci rculate power)以最小化瞬变现象。继电器54可揭:作地将来自于例如300伏电源(如300V的混合动力电动汽车电源组)的高压电源63的电源切换至晶体管64。具体地，低压电源连接至继电器线圏55，且高电压电源63连接至常开触点57 (图4中所示的管脚5),其当被通电时闭合。当常开触点57闭合时，连接被安排到地，且电源通过可动触点59(如图4中所示的可动触点59的管脚4)提供给晶体管64(Ql)和驱动器组件52，其中该晶体管64(Ql)在所图解实施例中为金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。在操作中，将来自于高压电源63的高压提供给晶体管64,并且将由齐纳二极管73 (D3)所限制或钳位的减小后的电压(如15V ~ 18V)提供给驱动器组件52。应该注意的是，横跨电阻器76(R3)下降了非常大的电压(如285伏)。驱动器组件52通过电阻器80(Rl)连接至MOSFEF的栅极72,在所图解实施例中所述驱动器组件为具有以下管脚配置的八脚IR2153S芯片Vcc逻辑与内部门驱动电源电压RT振荡器定时电阻器输入振荡器定时电容器输入COM公共端(Vcc电压的基准)LO低压端(low side)的栅极驱动器输出Vs高压浮动电源返回HO高压端(high side)的栅极驱动器输出VB高压端(high side)的栅极驱动器浮动电源在该实施例中，驱动器组件52的L0管脚未连接，驱动器组件52的COM管脚连接至晶体管64的源极70。驱动器组件52的Vs管脚连接至驱动器组件52的C0M管脚。电容器75为Vcc电源提供15伏，并作为驱动器组件52的Vs管脚的基准。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预充电模块（２０），包含：　继电器（５４）；　晶体管（６４），其连接至该继电器；　固态装置（５２），其连接至该晶体管，该固态装置控制该晶体管的切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-4-4 60/789,448;US 2007-3-28 11/692,2741. 一种预充电模块(20)，包含继电器(54)；晶体管(64)，其连接至该继电器；固态装置(52)，其连接至该晶体管，该固态装置控制该晶体管的切换。2. 如权利要求1所述的预充电模块，其中，该晶体管(64)包含金属氧 化物半导体场效应晶体管。3. 如权利要求1所述的预充电模块,其中，该固态装置(52)包含以50% 占空度驱动该晶体管(64)的栅极(72)的驱动器组件。4. 如权利要求1所述的预充电模块，其中，该固态装置(52)包含自振 荡半桥驱动器。5. 如权利要求1所述的预充电模块，其中，该固态装置(52)包含浮置 地集成电路芯片。6. 如权利要求1所述的预充电模块，其中，该继电器(54)包含具有12 伏额定值的机电式继电器。7. 如权利要求1所述的预充电模块，进一步包含连接在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱尔S布赖恩，约翰S考恩，
申请(专利权)人：泰科电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]