專利名稱：靜態(tài)高速開關(guān)切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種高速靜態(tài)開關(guān)，主要應(yīng)用于中小功率UPS的逆變和旁路切換電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在UPS的靜態(tài)開關(guān)為兩路可切換的通路，都是使用可控硅制作，由于可控硅有過零關(guān)斷的特性，所以現(xiàn)在的靜態(tài)開關(guān)在輸入不同步的情況下切換時(shí)間達(dá)10毫秒，即使輸·入輸出嚴(yán)格同步也存在4毫秒的切換時(shí)間。我們現(xiàn)在使用MOSFET或IGBT作為開關(guān)器件可以使切換時(shí)間減小到微秒級別，最慢也在5us之內(nèi)完成兩路電源的切換。可以吧原有切換時(shí)間減小一個(gè)數(shù)量級?！ぐl(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了進(jìn)一步提高開關(guān)電路的切換時(shí)間的技術(shù)難題，設(shè)計(jì)了一種靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，通過使用兩組功率管的連接設(shè)計(jì)，配合控制電路，可以使開關(guān)切換速度提到至2us以內(nèi)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，包括驅(qū)動電源電路、切換控制電路、以及帶有兩個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端的開關(guān)電路，關(guān)鍵是所述的開關(guān)電路包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管與第二功率管的源極對接，第三功率管與第四功率管的源極對接，第二功率管與第四功率管的漏極并聯(lián)作為開關(guān)電路的輸出端，第一功率管與第二功率管的柵極并聯(lián)作為第一受控端、與切換控制電路的第一控制端連接，第二功率管與第四功率管的柵極并聯(lián)作為第二受控端、與切換控制電路的第二控制端連接。所述的切換控制電路包括由非門電路和電阻組成的兩路信號處理電路、以及兩個(gè)控制芯片，信號處理電路接收輸入信號，分為兩路信號分別送至第一控制芯片和第二控制芯片的輸入端，第一控制芯片和第二控制芯片處理后分別輸出控制信號至第二功率管與第四功率管的柵極。所述的驅(qū)動電源電路包括電源芯片以及周圍配套電容元件、隔離變壓器、以及由二極管和電容組成整流濾波電路，電源芯片經(jīng)隔離變壓器分為兩路電壓信號，再經(jīng)整流濾波電路后輸出兩路直流電壓信號送至第一控制芯片和第二控制芯片的電源端。所述的功率管組的類型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。本實(shí)用新型采用四只MOSFET或IGBT源極對源極兩輛串聯(lián)形成雙向電子開關(guān)，使用高頻脈沖變壓器制作隔離驅(qū)動電源，使用光耦傳遞隔離開關(guān)型號，使用門電路控制兩路電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間，改進(jìn)后裝入3KVAUPS使用效果良好，輸出切換旁路幾乎不間斷，都是控制在2us以內(nèi)。

圖I是本實(shí)用新型的電路原理框圖。[0010]圖2是本實(shí)用新型中驅(qū)動電源電路的原理圖。圖3是本實(shí)用新型中切換控制電路的原理圖。圖4是本實(shí)用新型中開關(guān)電路的原理圖。附圖中，I代表驅(qū)動電源電路，2代表切換控制電路，3代表開關(guān)電路，ICl、IC2分別為第一控制芯片、第二控制芯片，IC3為電源芯片，R1-R14代表電阻，C1-C4代表電容，D1-D4代表二極管，A1-A5代表非門電路，①-⑧和箭頭代表信號流向。
具體實(shí)施方式
靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，包括驅(qū)動電源電路I、切換控制電路2、以及帶有兩個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端的開關(guān)電路3，關(guān)鍵是所述的開關(guān)電路3包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管Ql與第二功率管Q2的源極對接，第三功率管Q3與第四功率管Q4的 源極對接，第二功率管Q2與第四功率管Q4的漏極并聯(lián)作為開關(guān)電路的輸出端，第一功率管Ql與第二功率管Q2的柵極并聯(lián)作為第一受控端、與切換控制電路2的第一控制端連接，第二功率管Q2與第四功率管Q4的柵極并聯(lián)作為第二受控端、與切換控制電路2的第二控制端連接。所述的切換控制電路2包括由非門電路和電阻組成的兩路信號處理電路、以及兩個(gè)控制芯片，信號處理電路接收輸入信號，分為兩路信號分別送至第一控制芯片ICi和第二控制芯片IC2的輸入端，第一控制芯片ICl和第二控制芯片IC2處理后分別輸出控制信號至第二功率管Q2與第四功率管Q4的柵極。所述的驅(qū)動電源電路I包括電源芯片IC3以及周圍配套電容元件、隔離變壓器T、以及由二極管和電容組成整流濾波電路，電源芯片IC3經(jīng)隔離變壓器T分為兩路電壓信號，再經(jīng)整流濾波電路后輸出兩路直流電壓信號送至第一控制芯片ICl和第二控制芯片IC2的電源端。所述的功率管組的類型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。本實(shí)用新型在具體實(shí)施時(shí)，UPS—般采用兩路供電通路，當(dāng)需要切換時(shí)，切換控制電路2的輸入端接收到輸入信號，經(jīng)兩路信號處理電路進(jìn)行處理后，由第一控制芯片ICl和第二控制芯片IC2分別輸出兩路相反的信號給開關(guān)電路3，開關(guān)電路3中的受控端接收的控制信號，其中一路因低電平截至，另一路因高電平導(dǎo)通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)切換動作，此過程中，采用四只MOSFET或IGBT源極對源極兩輛串聯(lián)形成雙向電子開關(guān)，切換時(shí)間可以控制在2us之內(nèi)，與現(xiàn)有技術(shù)相比切換時(shí)間減小了一個(gè)數(shù)量級，效果非常顯著。
權(quán)利要求1.靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，包括驅(qū)動電源電路(I)、切換控制電路(2)、以及帶有兩個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端的開關(guān)電路(3)，其特征在于所述的開關(guān)電路(3)包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管(Ql)與第二功率管(Q2)的源極對接，第三功率管(Q3)與第四功率管(Q4)的源極對接，第二功率管(Q2)與第四功率管(Q4)的漏極并聯(lián)作為開關(guān)電路的輸出端，第 一功率管(Ql)與第二功率管(Q2)的柵極并聯(lián)作為第一受控端、與切換控制電路(2)的第一控制端連接，第二功率管(Q2)與第四功率管(Q4)的柵極并聯(lián)作為第二受控端、與切換控制電路(2)的第二控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，其特征在于所述的切換控制電路(2)包括由非門電路和電阻組成的兩路信號處理電路、以及兩個(gè)控制芯片，信號處理電路接收輸入信號，分為兩路信號分別送至第一控制芯片(ICl)和第二控制芯片(IC2)的輸入端，第一控制芯片(ICl)和第二控制芯片(IC2)處理后分別輸出控制信號至第二功率管(Q2)與第四功率管(Q4)的柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，其特征在于所述的驅(qū)動電源電路(I)包括電源芯片(IC3)以及周圍配套電容元件、隔離變壓器(T)、以及由二極管和電容組成整流濾波電路，電源芯片(IC3)經(jīng)隔離變壓器(T)分為兩路電壓信號，再經(jīng)整流濾波電路后輸出兩路直流電壓信號送至第一控制芯片(ICl)和第二控制芯片(IC2)的電源端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，其特征在于所述的功率管組的類型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。
專利摘要靜態(tài)高速開關(guān)切換電路，包括驅(qū)動電源電路、切換控制電路、以及帶有兩個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端的開關(guān)電路，關(guān)鍵是所述的開關(guān)電路包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管與第二功率管的源極對接，第三功率管與第四功率管的源極對接，第二功率管與第四功率管的漏極并聯(lián)作為開關(guān)電路的輸出端，第一功率管與第二功率管的柵極并聯(lián)作為第一受控端、與切換控制電路的第一控制端連接，第二功率管與第四功率管的柵極并聯(lián)作為第二受控端、與切換控制電路的第二控制端連接。本實(shí)用新型采用四只MOSFET或IGBT源極對源極兩輛串聯(lián)形成雙向電子開關(guān)，改進(jìn)后裝入3KVAUPS使用效果良好，輸出切換旁路幾乎不間斷，都是控制在2us以內(nèi)。
文檔編號H02M1/088GK202721600SQ201220407220
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者張軍建 申請人:石家莊金碩電子科技有限公司