[发明专利]一种直流固态功率控制器

权利要求书

1.一种直流固态功率控制器，包括控制芯片，功率MOSFET、电源模块、开关状态检测模块、光耦隔离模块、电阻R_S及其它芯片外器件；控制芯片包括逻辑控制模块、输出驱动模块、带隙基准模块、负载状态模块、上电复位模块、I²T过流保护模块、MOSFET保护模块、MOSFET驱动和限流模块；功率MOSFET和电阻R_S串联于母线上；其特征在于，控制芯片还包括短路判断模块；控制芯片实时监测流过电阻R_S的母线电流，当母线电流过流倍数超过I²T过流保护下限阈值后，I²T过流保护模块按照反时限算法产生过流跳闸信号I²T_TRIP；当过流倍数超过短路保护阈值后，短路判断模块产生短路跳闸信号SC_TRIP；当过流倍数超过MOSFET保护阈值时，MOSFET驱动和限流模块产生MOSFET保护使能信号MP_ENA；当过流倍数超过限流阈值后，MOSFET驱动和限流模块限制电流增长。MOSFET保护模块在控制信号MP的控制下产生跳闸信号MP_TRIP；

逻辑控制模块根据上位机传输的控制信号COM，和通过外部可编程端口输入的驱动逻辑电平使能信号COMEN，结合I²T过流保护模块产生的跳闸信号I²T_TRIP、MOSFET保护模块产生的跳闸信号MP_TRIP、短路判断模块产生的跳闸信号SC_TRIP、MOSFET驱动和限流模块产生的MP_ENA信号，输出控制MOSFET驱动和限流模块的使能信号ENA、MOSFET保护模块的控制信号MP、和跳闸信号TRP；

上述使能信号ENA送入MOSFET驱动和限流模块，用于控制MOSFET的正常开关过程；上述跳闸信号TRP送入MOSFET驱动和限流模块，在母线电流过流倍数超过一定阈值后，用于关闭MOSFET；

输出驱动模块根据负载状态模块产生的负载状态信号ISTATUS、逻辑控制模块产生的跳闸信号TRP、上电复位模块输出的复位信号RESET，输出负载状态信号STATUS和跳闸信号TRIP。

2.如权利要求1所述的直流固态功率控制器，其特征在于：I²T过流保护模块将母线电流平方后输入RC充电网路，实现反时限算法；通过更改控制芯片外配置的电阻R_T2、R_T1或R_iv的阻值可实现I²T过流保护下限阈值倍数的硬件编程；通过更变电阻R_i、电容C_i的值可实现I²T保护曲线形状的硬件编程。

3.如权利要求1所述的直流固态功率控制器，其特征在于：通过更改控制芯片外配置的电阻R_ISTAT可实现负载状态模块判断阈值的硬件可编程。

4.如权利要求1所述的直流固态功率控制器，其特征在于：通过更改控制芯片外配置的R_SC可实现短路保护阈值的硬件可编程。

5.如权利要求1所述的直流固态功率控制器，其特征在于：通过更改控制芯片外配置的电阻R_mp、电容C_mp实现对MOSFET保护模块的跳闸信号MP_TRIP产生时间的更改。

6.如权利要求1所述的直流固态功率控制器，其特征在于：通过更改控制芯片外配置的电阻R_cl1和R_cl2实现MOSFET限流阈值的硬件可更改。

7.如权利要求1所述的直流固态功率控制器，其特征在于：MOSFET驱动和限流模块包括放大器OP2，所述使能信号ENA作为放大器OP2的使能信号，用于控制MOSFET的正常开关过程；跳闸信号TRP与MOSFET驱动和限流模块中的三极管Q20相连；当跳闸信号TRP为高电平时，三极管Q20导通，实现MOSFET的关断。

8.如权利要求1所述的直流固态功率控制器，其特征在于：所述电源模块产生高电压和低电压；高电压供给上电复位模块、MOSFET驱动和限流模块；低电压供给逻辑控制模块、MOSFET保护模块、输出驱动模块、带隙基准模块、负载状态模块、上电复位模块、MOSFET驱动和限流模块、I²T过流保护模块和短路判断模块。

9.如权利要求8所述的直流固态功率控制器，其特征在于：上电复位模块包括高压控制模块和低压控制模块；

电源模块上电时，在低电压大于第一电压后，低压控制模块使得与低电压相连的各模块正常工作；在低电压大于第一电压后，并且高电压大于第二电压高压后，上电复位模块使得MOSFET驱动和限流模块输出正常的功率MOSFET栅极驱动电压；电源模块掉电时，当低电压小于第三电压时，上电复位模块产生低电平的复位信号RESET，用于锁存跳闸信号TRP和负载状态信号ISTATUS信号。