專利名稱：穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子開關(guān)，具體地說是一種由場效應(yīng)管構(gòu)成的電子功率開關(guān)，主要用于電動車輛充放電的控制。
背景技術(shù)：
常規(guī)電子功率開關(guān)電路由場效應(yīng)開關(guān)晶體管構(gòu)成，通過對其控制柵極的控制使得開關(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，即電壓達不到額定值的時候，開關(guān)晶體管就不能導(dǎo)通或者不能完全導(dǎo)通，使得開關(guān)控制失靈或?qū)ㄐ式档?。例如在可自充電的電動自行車上，車輛滑行或推車行走時，充電發(fā)電機產(chǎn)生的充電電流較小不能推動電子開關(guān)管導(dǎo)通或不能完全導(dǎo)通，因而不能向蓄電池充電，也就是說這部分能量不能有效回收利用。因此將常規(guī)電子功率開關(guān)用于自充電型電動車輛的充電控制，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關(guān)器件，其驅(qū)動電路和繼電器耗電都會大大高于電子開關(guān)，使得整車的充電效率也會降低。

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)壓式電子功率開關(guān)，用于驅(qū)動電壓不穩(wěn)定的使用環(huán)境。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)，由電子功率開關(guān)電路1，開關(guān)驅(qū)動電路2構(gòu)成，其特征在于由開關(guān)晶體管構(gòu)成的開關(guān)電路串連在電源電路中，開關(guān)晶體管的控制極連接驅(qū)動電路2；驅(qū)動電路2的輸入端與開關(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)壓式電子功率開關(guān)，其特征在于所述開關(guān)晶體管為兩只場效應(yīng)晶體管并聯(lián)構(gòu)成，其控制極連接到驅(qū)動電路；所述驅(qū)動電路由晶體三極管以及偏置電阻構(gòu)成，驅(qū)動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)壓值高于場效應(yīng)晶體管的柵極電壓；所述開關(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)動電路的晶體三極管的基極連接，開關(guān)控制電路的兩個信號輸入端接電子功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的控制信號。
前述任一項穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)，其特征還在于所述電子功率開關(guān)還包括有短路保護電路，所述短路保護電路由并聯(lián)在主電源電路和開關(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)點是，由于本發(fā)明的穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)采用了電子穩(wěn)壓電路，場效應(yīng)晶體管的柵極能夠獲得穩(wěn)定的驅(qū)動電壓，保證了場效應(yīng)三極管可靠開啟，使得電動車輛在不使用電源驅(qū)動行駛中的任何運動狀態(tài)都能向車輛的蓄電池充電，大大提高了能量的回收效率；同樣，由于發(fā)動機產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)定也會造成開關(guān)控制電路的工作不可靠，因而開關(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。為了電子功率開關(guān)的安全可靠工作，在本設(shè)計的開關(guān)電路中設(shè)置了短路保護電路，在短路情況下開關(guān)電路自動處于關(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)壓式電子功率開關(guān)的實施例的電路原理圖。
具體實施例方式
電子功率開關(guān)電路1一般采用電子開關(guān)器件構(gòu)成，例如由場效應(yīng)管或開關(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。電子功率開關(guān)驅(qū)動電路2用來推動電子功率開關(guān)電路，使得電子開關(guān)開啟或關(guān)閉，驅(qū)動電路由電源VDD3提供的電壓及開關(guān)三極管驅(qū)動控制向電子開關(guān)電路的控制電極提供驅(qū)動電壓。由于主電源VDD3電路提供的電壓不穩(wěn)定，因此在驅(qū)動電路中設(shè)置了穩(wěn)壓電路4，以保證驅(qū)動電路導(dǎo)通時向開關(guān)電路控制電極提供穩(wěn)定的推動電壓。電子開關(guān)控制電路3是由獨立電源VDD1供電的觸發(fā)器電子線路，以保證對功率開關(guān)驅(qū)動電路2的可靠驅(qū)動。
本發(fā)明的穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)，在設(shè)計上考慮到可靠性設(shè)計由短路保護電路5，它并接于控制極兩端，當(dāng)輸出短路接地時保護短路導(dǎo)通短接控制極，使得功率開關(guān)電路瞬間截止關(guān)斷開關(guān)，保護電子線路的安全。
根據(jù)發(fā)明的設(shè)計思路，本發(fā)明的技術(shù)方案可以有多種實現(xiàn)形式，在本申請中提供以下具體實施例。
開關(guān)電路由場效應(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)動電路。驅(qū)動電路由開關(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效應(yīng)晶體管的柵極。在主電源電路的正極和驅(qū)動電路中的開關(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)通時穩(wěn)壓電路提供給場效應(yīng)管的柵極穩(wěn)定的電壓，顯然這個穩(wěn)壓值一定時高于柵極的啟動電壓。
在本實施例中開關(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)器輸出的控制信號可以可靠地啟動或關(guān)閉開關(guān)三極管BG1。
在場效應(yīng)管柵極上并聯(lián)有由三極管BG2和偏置電阻構(gòu)成的短路保護電路，三極管的基極與功率開關(guān)的輸出連接，一旦輸出端短路，保護電路立即導(dǎo)通使場效應(yīng)晶體管VT1和VT2截止，以達到保護電子線路的目的。
穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)由兩個電壓電源VDD1和VDD3供給，VDD1電源、IC1和BG1等組成控制和驅(qū)動電路，二極管D1和電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、三極管BG1組成一個穩(wěn)壓電路，為VT1和VT2電源控制開啟與關(guān)斷提供一個穩(wěn)定的電壓及驅(qū)動電流，R9、R10和BG2組成為一個電子開關(guān)輸出的短路保護電路。開機時IC1的VD2與VS1導(dǎo)通，當(dāng)VD2提供正電壓電流通過VS1的輸出通過R1、R2產(chǎn)生壓降，使BG1導(dǎo)通，電流經(jīng)R3、D1構(gòu)成一個穩(wěn)定的電壓，通過R4、R5、R6、R7、R8分流給VT1和VT2的柵極，使場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，實現(xiàn)VDD3電源開啟。當(dāng)IC1的IN輸入一個脈沖信號時，VS1輸出端無電壓輸出BG1處于截止狀態(tài)，VT1、VT2的柵極無偏壓，兩個功率MOSFET管子處于截止狀態(tài)，關(guān)閉電源實現(xiàn)功率電子開啟和關(guān)閉的功能。短路保護電路，在一般情況下電路中的電流處于規(guī)定的范圍內(nèi)時不工作，當(dāng)電流大于額定值時，BG2開始工作處于導(dǎo)通狀態(tài)，使推動電流直接短路，在VT1和VT2的柵極無偏壓，兩個管子處于截止狀態(tài)無電流輸出，實現(xiàn)短路保護。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，從而降低開關(guān)的效率，為VDD3電源在實際應(yīng)用中電壓下降到50％時，電子開關(guān)也能達到理想的狀態(tài)，所以在BG1的集電極上裝有一個高于柵極電壓的穩(wěn)壓管，再通過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，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的功率電子開與關(guān)的狀態(tài)。
以上只是對本發(fā)明技術(shù)方案和實施例的描述，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，顯然實現(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)本申請權(quán)利要求所限定的內(nèi)容和精神作出各種改進。
權(quán)利要求
1.穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)，由電子功率開關(guān)電路(1)，開關(guān)驅(qū)動電路(2)構(gòu)成，其特征在于由開關(guān)晶體管構(gòu)成的開關(guān)電路串連在電源電路中，開關(guān)晶體管的控制極連接驅(qū)動電路(2)；驅(qū)動電路(2)的輸入端與開關(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)壓式電子功率開關(guān)，其特征在于所述開關(guān)晶體管為兩只場效應(yīng)晶體管(VT1、VT2)并聯(lián)構(gòu)成，其控制極連接到驅(qū)動電路；所述驅(qū)動電路由晶體三極管(BG1)以及偏置電阻構(gòu)成，驅(qū)動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)壓值高于場效應(yīng)晶體管的柵極電壓；所述開關(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)動電路的晶體三極管(BG1)的基極連接，開關(guān)控制電路的兩個信號輸入端(VD2、IN)接電子功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉的控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的穩(wěn)壓式電子功率開關(guān)，其特征在于所述電子功率開關(guān)還包括有短路保護電路(5)，所述短路保護電路由并聯(lián)在主電源電路和開關(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)壓式電子功率開關(guān)，具體地說是一種由場效應(yīng)管構(gòu)成的電子功率開關(guān)，主要用于電動車輛充放電的控制。它由電子功率開關(guān)電路(1)，開關(guān)驅(qū)動電路(2)構(gòu)成，由開關(guān)晶體管構(gòu)成的開關(guān)電路串連在主電源電路中，開關(guān)晶體管的控制極連接驅(qū)動電路(2)；驅(qū)動電路(2)的輸入端與開關(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H03K17/08GK1855717SQ200510064458
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者項青松 申請人:項青松