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一种大功率直流固态电子开关 |
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| 一种大功率直流固态电子开关 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:27:41  |
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薛红兵
信息产业部电子第二十研究所，陕西西安710068
本电子开关采用N沟道功率MOS管作 为开关器件，当对控制端子施加高电平（≥2V） 时，由SE555MJG（简称555）定时集成电路构成的悬 浮升压电路工作，产生悬浮于MOS管S极电平的正 驱动电压Ugs大约为15V左右，MOS管导通；当控制 端子电压为0电平时，则555构成的控制电路停止 工作，MOS管关闭。
2控制电路的构成
控制电路主要由作为方波脉 冲发生器的555定时器电路构成，以下对555定时 器电路进行简介。
1）555电路结构框图及引脚功能
图2给出了555定时器内部电路结构框 图及引脚功能,其内部包括两个电压比较器， 一个分压器，一个RS触发器，一个放电晶体管 和一个功率输出级。
2）555定时器电路构成的方波脉冲发 生器
在555定时器外只须加两个电阻，一 个电容就可构成方波脉冲发生器。实际电路如 图3所示。现将原理简述如下：当脉冲发生器刚 接通电源时，由于电容CT上尚无电荷累积 ，脚2、脚6处于0电平，导致内部比较器A1的输出 ，即RS触发器R端的输入为1；比较器A2的输 出，即RS触发器S端的输入为0，从而使RS触 发器的Q端置1，输出脚3为高电平。此后，电源VCC经 电阻RA、RB向电容CT充电，直到电容CT上 的电压uC升高到时 ，555定时器的脚2及脚6处于高电平，RS触 发器的R端变为0，S端为1，从而使RS触发器 Q端置0，脚3由高电平变为低电平。放电晶体管 VT导通，电容CT经RB和放电管放电， 电容电压uC下降，当时 ，输出脚3由低到高，电容CT再次充电。 此过程周而复始，形成振荡。通过计算可知， 其振荡频率
3控制电路的功能分析
电子开关原理图如图4所示。 其中控制电路的供电电源是由R1、D1、 R3、C3和V1组成的线性稳压降 压电路组成。R1、D1、C1为V1提 供基准电压，R3用于降低V1管上的 功耗，起分压和限流作用，V1管E极输出＋15V左 右电压。555定时器电路接成方波脉冲发生器电 路，当控制信号为高电平时，该高电平信号经 R9、R10分压后加在V2管的基极上，V2导 通，使定时器555电路脚1接地，脉冲发生器开始 工作，使脚3输出幅度为15V的方波脉冲信号，该 脉冲发生器频率按图4中参数计算为38kHz左右。
C6、C5、C4、V5、 V6构成“电荷泵电路”。C6起到“ 电荷泵”及隔直流作用。脚3输出为正脉冲时， 通过C6隔直后经V5给C5、C4串 联充电，脚3为零电平时，C4通过V6给 C6充电，下一个正脉冲到来时脚3电压与C6上 电压串联给C5、C4充电，这样重复 操作，C5、C4逐渐充电，达到稳定 时uc5=uc4=Vcc。最终在C5上 得到15V左右悬浮于MOS管G、S极之间的直流电压， 经过R6驱动功率MOS管导通，最终实现小信 号对大功率直流信号的控制。V4为齐纳二 极管，用于MOS管D、S极之间过压保护。功率MOS管 用IXYS公司IXFM75N10，参数为100V，75A，0.02Ω。TO-204AA封 装。
4结语
该功率电子开关已成功用于 某军用设备直流配电系统中，并已进行了小批 量生产，实践证明其质量稳定、性能可靠。本 电路可进行适当改进，以适应不同电压、电流 场合，可广泛用于仪器、自动测量等设备当中 作为直流电子开关或作为直流固态继电器（DC- SSR），具有一定的推广价值。
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