專利名稱：穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子開(kāi)關(guān)，具體地說(shuō)是一種由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的電子功率開(kāi)關(guān)，主要用于電動(dòng)車(chē)輛充放電的控制。
背景技術(shù)：
常規(guī)電子功率開(kāi)關(guān)電路由場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)晶體管構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其控制柵極的控制使得開(kāi)關(guān)晶體管處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)。在一般的應(yīng)用狀況下這種電子功率開(kāi)關(guān)使用比較可靠，然而，在柵極控制電壓不穩(wěn)定，即電壓達(dá)不到額定值的時(shí)候，開(kāi)關(guān)晶體管就不能導(dǎo)通或者不能完全導(dǎo)通，使得開(kāi)關(guān)控制失靈或?qū)ㄐ式档?。例如在可自充電的電?dòng)自行車(chē)上，車(chē)輛滑行或推車(chē)行走時(shí)，充電發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的充電電流較小不能推動(dòng)電子開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或不能完全導(dǎo)通，因而不能向蓄電池充電，也就是說(shuō)這部分能量不能有效回收利用。因此將常規(guī)電子功率開(kāi)關(guān)用于自充電型電動(dòng)車(chē)輛的充電控制，能量的回收利用效率很低。在上述使用狀態(tài)下如果采用繼電器作為開(kāi)關(guān)器件，其驅(qū)動(dòng)電路和繼電器耗電都會(huì)大大高于電子開(kāi)關(guān)，使得整車(chē)的充電效率也會(huì)降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，用于驅(qū)動(dòng)電壓不穩(wěn)定的使用環(huán)境。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，由電子功率開(kāi)關(guān)電路1，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路2構(gòu)成，其特征在于由開(kāi)關(guān)晶體管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路串連在電源電路中，開(kāi)關(guān)晶體管的控制極連接驅(qū)動(dòng)電路2；驅(qū)動(dòng)電路2的輸入端與開(kāi)關(guān)控制電路3連接，其輸出端連接有穩(wěn)壓電路4；所述開(kāi)關(guān)控制電路3由觸發(fā)集成電路構(gòu)成，其工作電源VDD1與主電源VDD3為不同的電源供給。
前述的穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，其特征在于所述開(kāi)關(guān)晶體管為兩只場(chǎng)效應(yīng)晶體管并聯(lián)構(gòu)成，其控制極連接到驅(qū)動(dòng)電路；所述驅(qū)動(dòng)電路由晶體三極管以及偏置電阻構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接的所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管串連于晶體三極管的發(fā)射極構(gòu)成，穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓值高于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電壓；所述開(kāi)關(guān)控制電路由集成電路觸發(fā)器構(gòu)成，其輸出端提供偏置電阻與所述驅(qū)動(dòng)電路的晶體三極管的基極連接，開(kāi)關(guān)控制電路的兩個(gè)信號(hào)輸入端接電子功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和關(guān)閉的控制信號(hào)。
前述任一項(xiàng)穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，其特征還在于所述電子功率開(kāi)關(guān)還包括有短路保護(hù)電路，所述短路保護(hù)電路由并聯(lián)在主電源電路和開(kāi)關(guān)晶體管控制極之間的晶體三極管及偏置電阻構(gòu)成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，由于本發(fā)明的穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)采用了電子穩(wěn)壓電路，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極能夠獲得穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓，保證了場(chǎng)效應(yīng)三極管可靠開(kāi)啟，使得電動(dòng)車(chē)輛在不使用電源驅(qū)動(dòng)行駛中的任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都能向車(chē)輛的蓄電池充電，大大提高了能量的回收效率；同樣，由于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)定也會(huì)造成開(kāi)關(guān)控制電路的工作不可靠，因而開(kāi)關(guān)控制電路采用與主電源電路不同的電源，從而保證控制的可靠性。為了電子功率開(kāi)關(guān)的安全可靠工作，在本設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電路中設(shè)置了短路保護(hù)電路，在短路情況下開(kāi)關(guān)電路自動(dòng)處于關(guān)閉狀態(tài)，電路的安全性得到保障。


圖1為本發(fā)明的穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)的電路方框圖。
圖2為本發(fā)明的穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)的實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
電子功率開(kāi)關(guān)電路1一般采用電子開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成，例如由場(chǎng)效應(yīng)管或開(kāi)關(guān)三極管等晶體管，根據(jù)電源VDD3電路電流的大小晶體管可以選用一只或多只。電子功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路2用來(lái)推動(dòng)電子功率開(kāi)關(guān)電路，使得電子開(kāi)關(guān)開(kāi)啟或關(guān)閉，驅(qū)動(dòng)電路由電源VDD3提供的電壓及開(kāi)關(guān)三極管驅(qū)動(dòng)控制向電子開(kāi)關(guān)電路的控制電極提供驅(qū)動(dòng)電壓。由于主電源VDD3電路提供的電壓不穩(wěn)定，因此在驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置了穩(wěn)壓電路4，以保證驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通時(shí)向開(kāi)關(guān)電路控制電極提供穩(wěn)定的推動(dòng)電壓。電子開(kāi)關(guān)控制電路3是由獨(dú)立電源VDD1供電的觸發(fā)器電子線路，以保證對(duì)功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路2的可靠驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，在設(shè)計(jì)上考慮到可靠性設(shè)計(jì)由短路保護(hù)電路5，它并接于控制極兩端，當(dāng)輸出短路接地時(shí)保護(hù)短路導(dǎo)通短接控制極，使得功率開(kāi)關(guān)電路瞬間截止關(guān)斷開(kāi)關(guān)，保護(hù)電子線路的安全。
根據(jù)發(fā)明的設(shè)計(jì)思路，本發(fā)明的技術(shù)方案可以有多種實(shí)現(xiàn)形式，在本申請(qǐng)中提供以下具體實(shí)施例。
開(kāi)關(guān)電路由場(chǎng)效應(yīng)晶體管VT1和VT2并聯(lián)構(gòu)成，并串連在主電源VDD3電路中，其柵極連接驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路由開(kāi)關(guān)三極管BG1和偏置電阻器構(gòu)成，三極管BG1的輸出端分別連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。在主電源電路的正極和驅(qū)動(dòng)電路中的開(kāi)關(guān)三極管的發(fā)射極之間連接有穩(wěn)壓二極管D1，當(dāng)三極管BG1導(dǎo)通時(shí)穩(wěn)壓電路提供給場(chǎng)效應(yīng)管的柵極穩(wěn)定的電壓，顯然這個(gè)穩(wěn)壓值一定時(shí)高于柵極的啟動(dòng)電壓。
在本實(shí)施例中開(kāi)關(guān)控制電路為專用集成電路IC1構(gòu)成的觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路集成有觸發(fā)器和外圍電路，其工作電源為獨(dú)立的電源VDD1供給，該電源不受主電源VDD3的影響，因此觸發(fā)器輸出的控制信號(hào)可以可靠地啟動(dòng)或關(guān)閉開(kāi)關(guān)三極管BG1。
在場(chǎng)效應(yīng)管柵極上并聯(lián)有由三極管BG2和偏置電阻構(gòu)成的短路保護(hù)電路，三極管的基極與功率開(kāi)關(guān)的輸出連接，一旦輸出端短路，保護(hù)電路立即導(dǎo)通使場(chǎng)效應(yīng)晶體管VT1和VT2截止，以達(dá)到保護(hù)電子線路的目的。
穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)由兩個(gè)電壓電源VDD1和VDD3供給，VDD1電源、IC1和BG1等組成控制和驅(qū)動(dòng)電路，二極管D1和電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、三極管BG1組成一個(gè)穩(wěn)壓電路，為VT1和VT2電源控制開(kāi)啟與關(guān)斷提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓及驅(qū)動(dòng)電流，R9、R10和BG2組成為一個(gè)電子開(kāi)關(guān)輸出的短路保護(hù)電路。開(kāi)機(jī)時(shí)IC1的VD2與VS1導(dǎo)通，當(dāng)VD2提供正電壓電流通過(guò)VS1的輸出通過(guò)R1、R2產(chǎn)生壓降，使BG1導(dǎo)通，電流經(jīng)R3、D1構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的電壓，通過(guò)R4、R5、R6、R7、R8分流給VT1和VT2的柵極，使場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)VDD3電源開(kāi)啟。當(dāng)IC1的IN輸入一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，VS1輸出端無(wú)電壓輸出BG1處于截止?fàn)顟B(tài)，VT1、VT2的柵極無(wú)偏壓，兩個(gè)功率MOSFET管子處于截止?fàn)顟B(tài)，關(guān)閉電源實(shí)現(xiàn)功率電子開(kāi)啟和關(guān)閉的功能。短路保護(hù)電路，在一般情況下電路中的電流處于規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)不工作，當(dāng)電流大于額定值時(shí)，BG2開(kāi)始工作處于導(dǎo)通狀態(tài)，使推動(dòng)電流直接短路，在VT1和VT2的柵極無(wú)偏壓，兩個(gè)管子處于截止?fàn)顟B(tài)無(wú)電流輸出，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。穩(wěn)壓電路，功率MOSFET管子VT1和VT2是電壓控制型的，若柵極得到穩(wěn)定的電壓，它的導(dǎo)通電阻也隨之增加，從而降低開(kāi)關(guān)的效率，為VDD3電源在實(shí)際應(yīng)用中電壓下降到50％時(shí)，電子開(kāi)關(guān)也能達(dá)到理想的狀態(tài)，所以在BG1的集電極上裝有一個(gè)高于柵極電壓的穩(wěn)壓管，再通過(guò)電阻的分流分壓得到需要的偏流電壓，使VT1和VT2良好的導(dǎo)通，不管VDD3電壓高低在柵極都能保證穩(wěn)定的偏流電壓，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的功率電子開(kāi)與關(guān)的狀態(tài)。
以上只是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案和實(shí)施例的描述，而不是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限定，顯然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明創(chuàng)造有多種形式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的內(nèi)容和精神作出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，由電子功率開(kāi)關(guān)電路(1)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(2)構(gòu)成，其特征在于由開(kāi)關(guān)晶體管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路串連在電源電路中，開(kāi)關(guān)晶體管的控制極連接驅(qū)動(dòng)電路(2)；驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸入端與開(kāi)關(guān)控制電路(3)連接，其輸出端連接有穩(wěn)壓電路(4)；所述開(kāi)關(guān)控制電路(3)由觸發(fā)集成電路構(gòu)成，其工作電源(VDD1)與主電源(VDD3)為不同的電源供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，其特征在于所述開(kāi)關(guān)晶體管為兩只場(chǎng)效應(yīng)晶體管(VT1、VT2)并聯(lián)構(gòu)成，其控制極連接到驅(qū)動(dòng)電路；所述驅(qū)動(dòng)電路由晶體三極管(BG1)以及偏置電阻構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接的所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管(D1)串連于晶體三極管(BG1)的發(fā)射極構(gòu)成，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值高于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電壓；所述開(kāi)關(guān)控制電路由集成電路觸發(fā)器(IC1)構(gòu)成，其輸出端提供偏置電阻(R1、R2)與所述驅(qū)動(dòng)電路的晶體三極管(BG1)的基極連接，開(kāi)關(guān)控制電路的兩個(gè)信號(hào)輸入端(VD2、IN)接電子功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉的控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，其特征在于所述電子功率開(kāi)關(guān)還包括有短路保護(hù)電路(5)，所述短路保護(hù)電路由并聯(lián)在主電源電路和開(kāi)關(guān)晶體管控制極之間的晶體三極管(BG2)及偏置電阻構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓式電子功率開(kāi)關(guān)，具體地說(shuō)是一種由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的電子功率開(kāi)關(guān)，主要用于電動(dòng)車(chē)輛充放電的控制。它由電子功率開(kāi)關(guān)電路(1)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(2)構(gòu)成，由開(kāi)關(guān)晶體管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路串連在主電源電路中，開(kāi)關(guān)晶體管的控制極連接驅(qū)動(dòng)電路(2)；驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸入端與開(kāi)關(guān)控制電路(3)連接，其輸出端連接有穩(wěn)壓電路(4)；所述開(kāi)關(guān)控制電路(3)由R－S觸發(fā)器構(gòu)成，其工作電源(V
文檔編號(hào)H03K17/08GK1855717SQ200510064458
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者項(xiàng)青松 申請(qǐng)人:項(xiàng)青松