一种基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路，该驱动电路用于对固态功率控制器中的功率电路进行驱动控制，功率电路包括场效应管、取样电阻和容性负载，该驱动电路包括电流检测电路、开环比较电路、驱动信号电路和驱动信号放大电路。其中电流检测电路适于对取样电阻的电压信号进行放大；开环比较电路的输入端与电流检测模块的输出端连接，用于根据输入端电压信号调节输出端电压信号；驱动信号放大电路的输出端连接场效应管的栅极，用于为场效应管提供驱动信号；驱动信号放大电路的输入端连接驱动信号电路和开环比较电路的输出端，用于根据开环比较电路输出端电压信号调节驱动信号电路输出的驱动信号。节驱动信号电路输出的驱动信号。节驱动信号电路输出的驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路


[0001]本专利技术涉及固态继电器
，具体涉及一种基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路、驱动方法以及固态功率控制器。

技术介绍

[0002]固态功率控制(SSPC)是集继电器的转换功能和断路器的电路保护功能于一体的智能开关设备，广泛应用于车载、船舶和航天配电系统中。固态功率控制器大多是需要具备短路保护、过流保护和容性带载能力三种常见的功能。而这三者中实现较为复杂的就是容性带载。由于驱动容性负载时，就相当于给电容充电，电容充电时会产生很大的浪涌电流，而电容越大，浪涌电流越大。当固态功率控制器中场效应管无法承受较大的浪涌电流时，就会受到损坏。
[0003]现存大多产品容性带载的能力较小，一般采用限流电阻的方式，该限流电阻放在固态功率控制器内则增加体积，放在固态功率控制器外则增加操作难度。常见的解决办法有：PWM方式和主副回路结合的方式。PWM方式可以利用软件进行实现，主要是将PWM脉冲施加到场效应管的栅极，使其缓慢开通；主副回路结合的方式是副回路中串有恒流功率电阻，可分担大部分功率。上述方式需要额外的控制电路，不利于固态功率控制器的小型化和集成化。
[0004]因此，需要一种固态功率控制器的驱动控制方法，在不采用功率电阻和不增加额外的控制电路或软件的情况下，实现固态功率控制器带较大容性负载的能力，以解决以上现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路，该驱动电路用于对固态功率控制器中的功率电路进行驱动控制，功率电路包括场效应管、取样电阻和容性负载。该驱动电路包括电流检测电路、开环比较电路、驱动信号电路和驱动信号放大电路，其中，场效应管的漏极连接电源正极，场效应管的源极连接取样电阻和容性负载，取样电阻与场效应管源极连接的一端连接到电流检测电路，电流检测电路适于对取样电阻的电压信号进行放大；开环比较电路的输入端与电流检测模块的输出端连接，用于根据输入端电压信号调节输出端电压信号；驱动信号放大电路的输出端连接场效应管的栅极，驱动信号放大电路的输入端连接驱动信号电路和开环比较电路的输出端，驱动信号放大电路用于根据开环比较电路输出端电压信号调节驱动信号电路输出的驱动信号。
[0006]可选地，电流检测电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，第一运算放大器的正输入端经第二电阻接地，第一运算放大器的负输入端连接取样电阻的电压信号，第一运算放大器的负输入端和输出端之间串联第三电阻，用于将取样电阻的电压信号放大。
[0007]可选地，电流检测电路的输出端与开环比较电路的负输入端之间设置有串联的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻和第二分压电阻的阻值相同，第一分压电阻的一端施加有负电压。
[0008]可选地，开环比较电路包括第二运算放大器、下拉电阻、第一电容，第二电容、第四电阻、第五电阻和开关二极管，第二运算放大器的正输入端连接一下拉电阻，第二运算放大器的负输入端与输出端之间串联第一电容，第二电容和与第四电阻串联后并联到第一电容的两端，第二运算放大器的输出端经第五电阻、开关二极管连接到驱动信号放大电路的正输入端。
[0009]可选地，驱动信号放大电路包括第三运算放大器、第六电阻、第七电阻和第八电阻，第三运算放大器的负输入端经第六电阻接地，第三运算放大器的负输入端与输出端之间串联第七电阻，驱动信号放大电路用于将开环比较电路输出的电压信号放大。
[0010]可选地，驱动信号电路用于在输出高电平时控制场效应管开启，输出低电平时控制场效应管关断。
[0011]根据本专利技术的一个方面，提供一种固态功率控制器，该固态功率控制器包含如上的基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路。
[0012]根据本专利技术的另一个方面，提供一种基于固态功率控制器的运放恒流驱动方法，在该方法中，首先确定固态功率控制器中场效应管的数量和型号、短路保护时间。然后根据场效应管数量和型号、短路电流值、短路保护时间、取样电阻值和电源电压，确定固态功率控制器驱动容性负载的最大电容值。
[0013]可选地，容性负载的电容值可以通过下述公式计算：其中，dt为充电时间变化量，dU为在dt内容性负载两端电压的变化量，I为短路电流值。
[0014]根据本专利技术的方案，通过运放恒流驱动方式为容性负载内的电容充电，能够驱动较大的容性负载，提高了固态功率控制器带容性负载的能力；且该驱动方式不需要额外的控制电路或增加额外的操作，有利于固态功率控制器的小型化和集成化。
[0015]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0016]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路结构框图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的功率电路的电路图；图3示出了根据本专利技术的一个实施例的电流检测电路和开环比较电路的电路图；
图4示出了根据本专利技术的一个实施例的驱动信号放大电路的电路图；图5示出了根据本专利技术一实施例的基于固态功率控制器的运放恒流驱动方法的流程示意图；图6示出了型号为IXFH320N10T2的场效应管的安全曲线图；图7示出了基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路带容性负载试验接线图；图8示出了运放恒流驱动电路驱动13400uf电容的电流波形图；图9示出了运放恒流驱动电路驱动20000uf电容的电流波形图；图10示出了运放恒流驱动电路驱动32000uf电容的电流波形图；图11示出了运放恒流驱动电路驱动容性负载的接线原理图；图12示出了运放恒流驱动电路驱动10000uF电容的回路电流和电容两端电压关系的波形图；图13示出了运放恒流驱动电路驱动22000uF电容的回路电流和电容两端电压关系的波形图；图14示出了运放恒流驱动电路驱动32000uF的电流波形。
[0017]附图标号说明：Q1：场效应管、RG：栅极电阻、RS：取样电阻、RL容性负载、N1：第一运算放大器、N2：第二运算放大器、N3：第三运算放大器、R1：第一电阻、R2：第二电阻、R3：第三电阻、R4：第四电阻、R5：第五电阻、R6：第六电阻、R7：第七电阻、R8：第八电阻、RN：下拉电阻、C1：第一电容，C2：第二电容、V1：开关二极管、RV1：第一分压电阻、RV2：第二分压电阻。
具体实施方式
[0018]为解决上述现有技术中存在的问题，在不增加额外的控制电路或操作的情况下提高固态功率控制器的带容性负载的能力，提出本专利技术的方案。
[0019]本专利技术的一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于固态功率控制器的运放恒流驱动电路，用于对固态功率控制器中的功率电路进行驱动控制，所述功率电路包括场效应管、取样电阻和容性负载，其特征在于，所述驱动电路包括电流检测电路、开环比较电路、驱动信号电路和驱动信号放大电路，所述电流检测电路连接在所述取样电阻的一端，适于对取样电阻的电压信号进行放大；所述开环比较电路的输入端与所述电流检测模块的输出端连接，用于根据输入端电压信号调节输出端电压信号；所述驱动信号放大电路的输出端连接所述场效应管的栅极，驱动信号放大电路的输入端连接所述驱动信号电路和所述开环比较电路的输出端，所述驱动信号放大电路用于根据所述开环比较电路输出端电压信号调节所述驱动信号电路输出的驱动信号。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述场效应管的漏极连接电源正极，所述场效应管的源极连接所述取样电阻和容性负载，所述取样电阻与场效应管源极连接的一端连接到所述电流检测电路。3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电流检测电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一运算放大器的正输入端经第二电阻接地，所述第一运算放大器的负输入端连接所述取样电阻的电压信号，所述第一运算放大器的负输入端和输出端之间串联第三电阻，用于将取样电阻的电压信号放大。4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述电流检测电路的输出端与所述开环比较电路的负输入端之间设置有串联的第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和第二分压电阻的阻值相同，所述第一分压电阻的一端施加有负电压。5.根据权利要求1所述的驱动电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑壮，曹玉峰，陈志博，焦小宇，王珏，
申请(专利权)人：北京市科通电子继电器总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：