一种大功率固态控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率固态控制器，包括控制电路和功率电路，所述控制电路包括核心控制单元,通信单元，与核心控制单元相连；信号调理单元，与核心控制单元相连；所述功率电路包括驱动单元和主功率单元，驱动单元与核心控制单元和主功率单元相连，主功率单元还与信号调理单元相连。所述核心控制单元由单片机U1和芯片U2构成，单片机采用LC8051F500型单片机，可编程逻辑器件采用HWD570；用单片机和可编程逻辑器件及大功率MOSFET实现大功率负载过流保护，短路保护功能，通过总线上传负载通道状态及产品自身状态；具有过流保护、短路保护故障锁定功能，实现对大功率负载的导通关断控制，过流保护与短路保护的快速响应。过流保护与短路保护的快速响应。过流保护与短路保护的快速响应。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率固态控制器


[0001]本专利技术涉及功率控制领域，尤其是一种大功率固态控制器。

技术介绍

[0002]在飞机配电装置中常需要负载线路的反延时过流保护功能、通信功能、负载线路的通断控制等，目前常见的实现方式是采用单片机或DSP等控制器输出驱动信号控制大功率继电器通断，驱动信号的输出需综合过流保护状态、通信命令等。采用大功率MOS管对大功率继电器进行替代设计使用，具有产品重量轻负载通断能力强、MOS管寿命长，无需维护、短路保护时间短等优点，但是对于使用MOS管替代大功率继电器存在更多的高低压隔离要求风险，产品设计难度增加，产品可靠性有所降低。同时在大功率配电通道发生短路时，其线路电流会急剧增加，因此需要在极短的时间内关断配电通道，以保护配电通道与前端电源不受损坏，但由于采用多个MOS，需要控制所有MOS管能够在同时开通关断时，对短路电流进行分流，这样一来在短路时间要求的快速关断与MOS管要求的一致性关断无法协调。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种大功率固态控制器。
[0004]本专利技术通过以下技术方案得以实现。
[0005]一种大功率固态控制器，包括控制电路和功率电路，所述控制电路包括核心控制单元,
[0006]通信单元，与核心控制单元相连；
[0007]信号调理单元，与核心控制单元相连；
[0008]所述功率电路包括驱动单元和主功率单元，驱动单元与核心控制单元和主功率单元相连，主功率单元还与信号调理单元相连。
>[0009]所述核心控制单元由单片机U1和芯片U2构成，单片机采用LC8051F500型单片机，可编程逻辑器件采用HWD570；
[0010]其中单片机U1的引脚21与驱动电路连接，其引脚40与引脚41与信号调理单元连接，其引脚2和引脚3连接电源VCC3V3，其引脚8连接电源VCC2V5，其引脚6和引脚7接地，其引脚8与引脚7通过电容C6和电容C7连接，其引脚4与引脚7通过电容C4和电容C5连接，其引脚3与引脚7通过电容C2和电容C3连接；其引脚42与电源VCC2V5连接，且分别通过电阻R2、电容C1接地；
[0011]芯片U2的引脚31与驱动电路连接，其引脚29为短路信号，其引脚28为输出电压阈值信号，其引脚5、14、17、26、36、24分别与电源VCC3V3连接，其引脚41接地。
[0012]所述信号调理单元由短路信号生成电路、输出电压阈值信号生成电路和信号调理电路组成，其中信号调理电路由芯片U15组成；
[0013]所述芯片U15的引脚1与核心控制单元中的芯片U1的引脚9连接，且通过电阻R64与电源L50A5VA连接，芯片U15的引脚8与核心控制单元中的芯片U1的引脚13连接，且还与电源
L50A5VA连接，芯片U15的引脚16与核心控制单元中的芯片U1的引脚10连接,且通过电阻R66与电源L50A5VA连接；
[0014]芯片U15的引脚9
‑
11接地，其引脚12、13与电源L50A5VA连接，且通过电容C46接地。
[0015]所述通信单元由数字隔离器U40和CAN总线收发器U50构成，数字隔离器选用GLp6301隔离器，CAN总线收发器选用SM65HVD230D芯片；
[0016]其中数字隔离器U40的引脚1与电源VCC3V3连接，且分别通过电容C17、电容C18接地，其引脚2与引脚8连接且接地，其引脚1与引脚7连接，其引脚16与电源VCC3V3ISO连接，且分别通过电容C19、电容C20、电容C21接地，且与CAN总线收发器U50的引脚3连接，其引脚14与引脚12分别和CAN总线收发器U50的引脚1与引脚4连接；
[0017]CAN总线收发器U50的引脚2及引脚8接地其引脚7与引脚6通过电阻R12连接且分别为端口CANH_CHX与端口CANL_CHX。
[0018]所述主功率单元包括相互并联的MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q15，且S极分别与输入电源270V连接，D极分别接地；以及与MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q15的G极分别连接的电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R62，其中电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R62另一端接地，且分别与电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R61一端连接；
[0019]还包括MOS管Q14，MOS管Q14的S极分别与电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R61另一端连接，且其S极还与信号调理单元中单电源运放U14A的引脚2连接，MOS管Q14的G极、D极分别接地；MOS管Q14的S极、D极分别与二极管D13、二极管D14、二极管D15的负极、正极连接；其中MOS管Q14的S极分别通过瞬态二极管TVS10、瞬态二极管TVS11、电容C20接地。
[0020]所述驱动单元由驱动芯片U3及相应驱动匹配电路构成，驱动芯片选用CF4424S型驱动芯片；
[0021]其中驱动芯片U3的引脚6与电源L50AVCC10V连接，且通过电容C21接地，其引脚2与核心控制单元中芯片U2的引脚31连接，其引脚3、引脚4接地，其引脚7与核心控制单元中单片机U1的引脚21连接，且分别通过电阻R56、电容C23接地，其引脚7还通过电阻R51分别与二极管D16、二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D20、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24的负极连接，且二极管D16、二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D20、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24的负极分别与电阻R42、电阻R44、电阻R46、电阻R48、电阻R50、电阻R52、电阻R57、电阻R59、电阻R63一端连接，电阻R42、电阻R44、电阻R46、电阻R48、电阻R50、电阻R52、电阻R57、电阻R59、电阻R63另一端分别与电阻R41连接，且二极管D16、二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D20、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24的正极分别与电阻电阻R43、电阻R45、电阻R47、电阻R49、电阻R55、电阻R58、电阻R60、电阻R64一端连接，二极管D16、二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D20、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24的正极还分别与电感L9、电感L10、电感L11、电感L13、电感L14、电感L15、电感L16、电感L17连接，电阻R43、电阻R45、电阻R47、电阻R49、电阻R55、电阻R58、电阻R60、电阻R64另一端分别与电阻R51连接；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率固态控制器，包括控制电路和功率电路，其特征在于，所述控制电路包括核心控制单元,通信单元，与核心控制单元相连；信号调理单元，与核心控制单元相连；所述功率电路包括驱动单元和主功率单元，驱动单元与核心控制单元和主功率单元相连，主功率单元还与信号调理单元相连。2.根据权利要求1所述的一种大功率固态控制器，其特征在于，所述核心控制单元由单片机U1和芯片U2构成，单片机采用LC8051F500型单片机，可编程逻辑器件采用HWD570；其中单片机U1的引脚21与驱动电路连接，其引脚40与引脚41与信号调理单元连接，其引脚2和引脚3连接电源VCC3V3，其引脚8连接电源VCC2V5，其引脚6和引脚7接地，其引脚8与引脚7通过电容C6和电容C7连接，其引脚4与引脚7通过电容C4和电容C5连接，其引脚3与引脚7通过电容C2和电容C3连接；其引脚42与电源VCC2V5连接，且分别通过电阻R2、电容C1接地；芯片U2的引脚31与驱动电路连接，其引脚29为短路信号，其引脚28为输出电压阈值信号，其引脚5、14、17、26、36、24分别与电源VCC3V3连接，其引脚41接地。3.根据权利要求1所述的一种大功率固态控制器，其特征在于，所述信号调理单元由短路信号生成电路、输出电压阈值信号生成电路和信号调理电路组成，其中信号调理电路由芯片U15组成；所述芯片U15的引脚1与核心控制单元中的芯片U1的引脚9连接，且通过电阻R64与电源L50A5VA连接，芯片U15的引脚8与核心控制单元中的芯片U1的引脚13连接，且还与电源L50A5VA连接，芯片U15的引脚16与核心控制单元中的芯片U1的引脚10连接,且通过电阻R66与电源L50A5VA连接；芯片U15的引脚9
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11接地，其引脚12、13与电源L50A5VA连接，且通过电容C46接地。4.根据权利要求1所述的一种大功率固态控制器，其特征在于，所述通信单元由数字隔离器U40和CAN总线收发器U50构成，数字隔离器选用GLp6301隔离器，CAN总线收发器选用SM65HVD230D芯片；其中数字隔离器U40的引脚1与电源VCC3V3连接，且分别通过电容C17、电容C18接地，其引脚2与引脚8连接且接地，其引脚1与引脚7连接，其引脚16与电源VCC3V3ISO连接，且分别通过电容C19、电容C20、电容C21接地，且与CAN总线收发器U50的引脚3连接，其引脚14与引脚12分别和CAN总线收发器U50的引脚1与引脚4连接；CAN总线收发器U50的引脚2及引脚8接地其引脚7与引脚6通过电阻R12连接且分别为端口CANH_CHX与端口CANL_CHX。5.根据权利要求1所述的一种大功率固态控制器，其特征在于，所述主功率单元包括相互并联的MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q15，且S极分别与输入电源270V连接，D极分别接地；以及与MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q15的G极分别连接的电阻R28、电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，皇海明，皇甫王欢，张云淞，
申请(专利权)人：贵州天义电器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：