[发明专利]一种高压直流固态功率控制器

说明书

技术领域

本发明是一种270V高压直流固态功率控制器，它可用于机电控制系统和飞机二次配电系统。

背景技术

高压直流电源系统重量轻效率高，容易实现不中断供电和余度供电，提高了系统的可靠性、可维修性，降低了系统重量，提高了供电质量，更能适应电力传动系统等高技术用电设备的用电要求，便于向多电、全电飞机过渡，而且通过变换器可获得低压直流电和400Hz恒频交流电，满足各种用电设备需要，因此，270V高压直流电源是各国飞机电源今后发展的一个重要方向。

在高压直流电源系统的发展中，存在两个关键问题：有刷电机的高空换向问题及触点电器的高空断弧问题。这些问题严重制约了系统的发展。随着电力电子技术及其相关技术的发展，用无刷直流电机代替有刷直流电机，用无触点固态电器代替有触点电器，为高压直流电源系统的实际应用打下了基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种270V高压直流固态功率控制器，能够解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案实现如下：一种高压直流固态功率控制器，包括MOSFET管，该MOSFET管的漏极与电压输入端连接，该MOSFET管的源极通过采样电阻与电压输出端连接，其特征在于该MOSFET管的栅极通过MOS管驱动电路与逻辑单元的控制信号输出端连接，该MOSFET管的源极和漏极之间连接有电流限制模块，该电流限制模块的控制端与逻辑单元的电流限制信号端连接，该采样电阻的两端均与短路检测模块和电流采样电路输入端连接，短路检测模块的输出端与逻辑单元的短路检测端连接，电流采样电路的输出端与微处理器连接，电压输出端与电压采样电路的输入端连接，电压采样电路的输出端也与微处理器连接，微处理器与逻辑单元之间通过离散状态线连接，逻辑单元和微处理器均通过隔离接口电路与外部信号端连接。所述隔离接口电路包括第一隔离接口电路和第二隔离接口电路，第一隔离接口电路的第一输入端与外部开关命令端连接，第一隔离接口电路的第二输入端与逻辑单元的故障信号端连接，第一隔离接口电路的第一输出端与逻辑单元和微处理器的开关信号端连接，第一隔离接口电路的第二输出端与外部状态信号端连接，第二隔离接口电路的一端与微处理器连接，另一端与外部通讯总线连接。该MOSFET管的源极与瞬态电压抑制二极管的阴极连接，该MOSFET管的漏极与瞬态电压抑制二极管的阳极连接。直流固态功率控制器的电压输出端并联有一反向连接的续流二极管以及一安全保护电路，该安全保护电路的输入端与MOS管驱动电路的输出端连接。

开关命令经过隔离接口电路后产生直流固态功率控制器的开关信号CMD，同时连接到逻辑单元与微处理器。CMD经过逻辑单元后产生MOSFET的控制信号X_DC，经过MOS管驱动电路后形成MOSFET的驱动电压DRV，控制MOSFET的接通与断开。微处理器通过电流、电压采样电路的获得直流负载的电流、电压信息，根据I²T保护算法对直流负载进行过载保护。270V直流固态功率控制器通过隔离的通讯总线将直流负载的电流、电压、离散状态等信息周期上报给上位机。

270V直流功率电源接在MOSFET的漏极，MOSFET的源极与采样电阻的一端相连。采样电阻的另一端作为固态功率控制器的输出端。在固态功率控制器的输出端与270V功率地之间接有直流负载、一只反向连接的二极管以及安全保护电路。反向连接的二极管即续流二极管，用于270V直流固态功率控制器带感性负载关断时，构成感性负载的续流回路。安全保护电路确保在270V直流固态功率控制器在关断时，其输出端的电压在安全电压以内。

在MOSFET的漏源极之间接有电流限制电路，当直流负载上电流超过短路阀值时，短路检测电路会产生低电平信号，经逻辑单元后产生电流限制信号接通电流限制电路，同时断开MOSFET。在经过一段时间延时后，若直流负载上电流还超过预定短路阀值，则逻辑单元产生短路保护信号并关断MOSFET，否则关断电流限制电路，MOSFET继续开通。调节延时时间可以调整270V直流固态功率控制器的容性带载能力。

本发明所述的直流固态功率控制器的优点在于：