[发明专利]固态电功率控制器

说明书

本发明涉及电开关器件，更特别涉及用于直流电路中的固态电功率控制器。

用于新型航空和空间电源系统的相对高电压的直流电源系统正被研制着。这些系统对固态电功率控制器提出一些复杂的要求，该固态电功率控制器将用于控制和保护负荷和负载的总线，超出由目前的人工配电装置，既可以是固态的或电子机械的方法提供的。这些电功率控制器必须给出低的功率消耗和低的开关电压降并能快速，精确的电流限制。对于某些电流的方向的使用经受着不能予料的次数的变化，负荷和电源电流要求双向控制。

本发明企图给出具有低电压降和快速响应时间的有效和可靠的固态电功率控制器。根据本发明构成的固态电功率控制器，它包含具有连接在一对输出端间的第一个晶体管的输出电路段。晶体管的控制器连接到两个二极管串联电路的一端上，该二极管形成晶体管驱动电路的一部分。连接偏置电流电源以供给直流偏置电流到二极管电支路，以及驱动电路也包括一为将二极管电支路连接到晶体管基极的装置。

在本发明的其他的实施例中，该实施例应用于双向电功率系统中，电路级的输出包括一与第一个晶体管相串联的第二晶体管和反向串联的电支路中的第二对二极管，该电支路是与两个输出晶体管并联连接的，晶体管之间的共用连接点连接到第二对二极管间的共用连接点上。

在上面的单极性和双向电路两种情况下，输出段的电流可读出且直流偏置电流可以调节到成比于输出段电流，当要求有电流限制工况时这提供快速响应时间。

从下面的最佳实施例的描述只通过所示例子本发明将更明显，在所示图中：

图1是与本发明一个实施例相一致所构成的固态电功率控制器的示意图。

图2是图1中电路的差分加法放大器的示意图。

图3是本发明的另一种实施例的示意图。

参看图示，图1是一固态电功率控制器的示意图，是用于单极性系统，其结构是与本发明的一个实施例相一致的。电路包含一电路输出级，它包括具有基极和集电极和发射极间的主电导线路的晶体管Q₁。晶体管Q₁的集电极连结到输出端子10而晶体管Q₁的发射极连接到输出端子12，驱动电路14包括在电支路中的一对串联连接的二极管D₁和D₂，该电支路具有连接到晶体管Q₁的集电极的一个第一尾端。偏置电流电源16对导体18和20提供直流偏移电流以提高通过串联连接二极管D₁和D₂的驱动电路电压，偏置电流电源16包括一个差分加法放大器22和一个直流到直流的交换器24。

复合晶体管连接的晶体管Q₂和Q₃作为一装置用于开启通过二极管D₁和D₂的电压经由二极管D₃到晶体管Q₁的基极。二极管D₄作为控制二极管将来自晶体管Q₃的集电极的电流引向Q₁的发射极，驱动控制电路26，它是根据已知技术构成的但不形成本发明的部分，对晶体管Q₃的基极提供一成比例的驱动信号以起始晶体管Q₁的引流。

在运转中，当晶体管Q₁工作时，来自外部直流电源28的电流流到外部负载30，电阻分流R_s是与负荷串联连接，它在导线32和34上产生一信号;该信号比于电功率控制器里输出级中的电流。该电流信号又返回到驱动控制电路而且也传送到差分加法放大器中，该放大器在导线36和38上产生直流电压信号。这个直流电压信号正比于电功率控制器的输出级的电流。直流对直流的转换器24，它是与已有技术相一致所建造的，把在导线36和38上的直流电压信号转换成在导线18和20上的适当的电平以用于适当的电路运转。