[发明专利]一种直流固态功率控制器

说明书

本发明公开了一种直流固态功率控制器，包括固态开关部件、取样装置及控制装置，固态开关部件包括依次相连的驱动器、开关器件及负载，取样装置包括依次与负载相连的电压采样器、信号调理器及A/D转换器，控制装置包括数字信号处理器、可编程逻辑器及上位机，数字信号处理器与A/D转换器相连，数字信号处理器经可编程逻辑器和光电隔离器与驱动器相连，可编程逻辑器还经光电隔离器与上位机相连；固态开关部件用于驱动开关元件的开通与关断，取样装置用于检测负载电路的电流并反馈至控制装置，控制装置用于控制开关元件的断开或闭合。本发明响应速度快，有效地降低了功耗和设计成本，而且能够在器件发生短路故障时及时关断功率管，保证系统正常工作。

技术领域

本发明涉及智能开关装置领域，尤其涉及一种直流固态功率控制器。

背景技术

固态功率控制器是集断路器线路保护功能和固态继电器可靠性于一体的智能开关装置，具有开关速度快、无触点、无电弧、电磁干扰小及可靠性高的优点。固态功率控制器在导通和关断的时刻，由于开关器件的延时，使得电压和电流有相当的重合部分，这就导致了很大的功率损耗，因此固态功率控制器的开关器件都采用POSFET管，在开关管开通前使电压下降到零，实现零电压开通，并在开关管关断前，使其电流减小到零，实现零电流关断。

但是，现有的固态功率控制器的功率管在导通时，功率管的导通损耗较大，且功率管的响应速度慢，可靠性低。此外，固态功率开关管发生短路故障时，功率电路中会流过很大的冲击电流，负载发生短路故障时，功率管的漏-源极电压快速上升，此时若不及时关断功率管则会造成固态功率控制器的损坏，影响负载的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流固态功率控制器，不仅能够减小功率管的导通损耗，而且能够在器件发生短路故障时及时关断功率管，保证系统正常工作。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种直流固态功率控制器，包括固态开关部件、取样装置及控制装置，所述固态开关部件包括依次相连的驱动器、开关器件及负载，取样装置包括依次与负载相连的电压采样器、信号调理器及A/D转换器，所述控制装置包括数字信号处理器、可编程逻辑器及上位机，所述数字信号处理器与A/D转换器相连，数字信号处理器经可编程逻辑器和光电隔离器与驱动器相连，可编程逻辑器还经光电隔离器与上位机相连；

所述固态开关部件用于驱动开关元件的开通与关断，取样装置用于检测负载电路的电流并反馈至控制装置，控制装置用于从上位机接收指令，并根据接收到的指令控制开关元件的断开或闭合。

优选地，所述驱动器采用IRF540N驱动器，开关元件采用MOSFET管，驱动器的2引脚和3引脚为输入端，分别经光电隔离器与可编程逻辑器相连，驱动器的第一输出端经第一电容接地，第一电容两端并联有第二电容，驱动器的第二输出端经第三电容接地，驱动器的第二输出端还与MOSFET管的栅极相连，MOSFET管的源极和漏极分别与负载相连。

优选地，所述光电隔离器包括反相器及光耦器件，反相器的输出端与光耦器件的第一输入端相连，光耦器件的第二输入端经第一电阻连接电源，光耦器件的第一输出端连接电源，光耦器件的第二输出端经第二电阻接地，所述光耦器件的第一输出端和第二输出端与驱动器相连，光耦器件的第一输出端和第二输出端还与上位机和数字信号处理器相连。

优选地，所述电压采样器采用电阻丝。

优选地，所述信号调理器包括依次相连的电压电流转换电路、差分放大器、RC低通滤波器及电压跟随器，所述电压电流转换器用于将电阻丝采集到的电压信号转变为电流信号，差分放大器用于抑制信号的共模干扰和减小温度漂移，同时对电流信号进行放大，RC低通滤波器用于对电压信号进行滤波，电压跟随器用于隔离和阻抗匹配。

优选地，所述数字信号处理器采用TMS320F2812系列高性能数字信号处理器。