[发明专利]一种直流固态功率控制器

摘要

本发明涉及一种直流固态功率控制器，可适用于不同功率等级的配电系统。该器件由基于全定制专用集成电路芯片为核心的信号处理单元、电源隔离单元、信号隔离单元、功率MOSFET和串联于母线上的电阻组成。器件接收驱动开关信号，实现串联于母线的MOSFET开通或关断，并具有母线负载检测、限流保护、过流保护、短路保护和器件自保护功能，且可以通过改变硬件电路实现多个保护参数。本发明固态功率控制器所有功能均由内部硬件电路实现，驱动MOSFET信号和保护信号由全定制集成电路生成。故该器件抗干扰性强，反应时间少，结构设计简单，具有高可靠、低功耗和轻小型等特点。

主权项

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RS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RS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RS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。