一种功率切换开关电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关电源的技术领域，具体涉及一种功率切换开关电路。
【背景技术】
[0002] 声呐发射机的主要作用是产生具有特定形式的功率电信号，实际上是功率转换系 统，负责将直流电源转换为一定频率的交流电源提供给负载（换能器）。对于特定的负载 (发射机），功率信号的大小由输入电压决定，对于有大功率发射和小功率发射两种功率信 号的发射机，要求大小功率切换开关在尚稳定可靠基础上，具有小的开关功率损耗及尚的 开关速度。
[0003] 对于大功率发射（几千瓦）信号，其干路电流将近百安培，这决定了常规开关不再 适用。目前常用固态继电器开关作为发射机大小功率切换开关，具体应用如图1所示。
[0004] SH、SL为继电器通断控制输入信号，逻辑关系如表1所示，由表1知输入SH、SL同 时为高电平时两继电器同时导通，发射机有两路供电输入，这是禁止的，故实际应用必须保 证输入SH、SL不能同时为高电平。
[0005] 表 1
[0006]
[0007] 由固态继电器内部结构知，固态继电器开关路由NM0S管组成，NM0S管导通由内部 驱动电路驱动，该驱动电路状态由继电器的输入端子SH、SL控制。然而由于NM0S管存在体 二极管，如图2所示，当NM0S管输出端源级s电势高于输入端漏极d的电势时，NM0S管通 过体二极管反向导通，当发射机大功率发射时，如图3所示，固态继电器切换开关K1导通、 K2断开，继电器输出端电势Vho远大于小功率开关管输入电势Vli。然而由于提二极管的 存在内，会有电流从Vlo端沿着K2体二极管流回到Vli端，经用直流电源代替DC/DC供电 测试，此时Vli端电势近似与Vho相等，即逆流现象会使DC/DC模块的VLI供电强制拉高到 VHI，这对系统其他用VLI供电的模块将会产生不可设想的后果，故固态继电器切换开关的 逆流现象必须重视。
[0008] 除了上述供电回路逆流现象外，固态继电器方案还存在以下缺点：
[0009] 1、固态继电器内部由半导体器件组成，半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安 的漏电流，因此不能实现理想的电隔离；
[0010] 2、固态继电器对过载有较大的敏感性，必须用快速熔断器或RC阻尼回路对其进 行过载保护。固态继电器的负载与温度明显有关，温度升高，负载能力将迅速下降；
[0011] 3、固态继电器导通后压降大，导通后的功率和发热量也大，大功率固态继电器的 体积也大，重量也高，成本也高；
[0012] 4、由表1知，控制信号SH、SL不能同时为高电平，若SH、SL同时为高电平，双路继 电器开关将同时导通，对负载及输入端带来不可估量的损害，可靠性不高。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种功率切换开关 电路。使用隔离半桥门级驱动器一ADUM5230加NM0S开关管的设计方法，解决了现有功率 切换开关的所有不足之处，并提高了功率切换的可靠性和稳定性。
[0014] 在第一方面，本发明提供了一种功率切换开关电路，该电路包括：逻辑门转换模 块，第一驱动模块，第二驱动模块，第一开关模块和第二开关模块；其中：
[0015] 逻辑门转换模块，用于将输入的逻辑控制信号转换成第一逻辑驱动信号和第二逻 辑驱动信号；第一驱动模块根据第一逻辑驱动信号输出第一开关信号和第二开关信号；第 二驱动模块根据第二逻辑驱动信号输出第三开关信号和第四开关信号；第一开关模块在第 一开关信号和第二开关信号的控制下向负载输出电压；或第二开关模块在第三开关信号和 第四开关信号的控制下向负载输出电压。
[0016] 优选地，该功率切换开关电路还包括：电压隔离模块和电源模块，电源模块，用于 提供第一驱动模块、第二驱动模块和逻辑门转换模块的供电电压；电压隔离模块，用于隔离 第一驱动模块或第二驱动模块的输出电压与供电电压。
[0017] 优选地，逻辑门转换模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻，第五电 阻、第六电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一或非门、第二或非门、第三或非门和 第四或非门；其中：
[0018] 第一逻辑控制信号接入第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别与第一或非门的 第二输入端、第三或非门的第一输入端和第五电阻的一端相连接，第五电阻的另一端与第 三或非门的输出端相连接。
[0019] 第二逻辑控制信号接入第二电阻的一端，第二电阻的另一端分别与第二或非门的 第一输入端、第四或非门的第二输入端和第六电阻的一端相连接，第六电阻的另一端与第 四或非门的输出端相连接。
[0020] 第一或非门的第一输入端接地，第一或非门的输出端输入到第四或非门的第一输 入端；第二或非门的第二输入端接地，第二或非门的输出端输入到第三或非门的第二输入 端；第三或非门的输出端输出第一逻辑驱动信号；第四或非门的输出端输出第二逻辑驱动 信号。
[0021] 第三电阻和第四电阻的一端与所述供电电压相连接，第一稳压二极管和第二稳压 二极管的一端接地，第三电阻的另一端与第一稳压二极管的另一端相连接，第四电阻的另 一端与第二稳压二极管的另一端相连接；第四电阻和第二稳压二极管的连接点与第一或非 门的第二输入端相连接；第三电阻和第一稳压二极管的连接点与第二或非门的第一输入端 相连接。
[0022] 优选地，第一驱动模块包括第一隔离半桥门级驱动器，第一隔离半桥门级驱动器 根据第一逻辑驱动信号输出第一开关信号和第二开关信号。第二驱动模块包括第二隔离半 桥门级驱动器，第二隔离半桥门级驱动器根据第二逻辑驱动信号输出第三开关信号和第四 开关信号。
[0023] 优选地，第一开关模块包括第一M0S管、第二M0S管、第三M0S管和第四M0S管；其 中，第一开关信号分别接入第一M0S管、第二M0S管、第三M0S管和第四M0S管的栅极，第一 M0S管和第三M0S管的栅极共接，第二M0S管和第四M0S管的栅极共接。
[0024] 第二开关信号分别接入第一M0S管、第二M0S管、第三M0S管和第四M0S管的源极， 第一M0S管和第二M0S管的源极共接，第三M0S管和第四M0S管的源极共接；高电压分别接 入第一M0S管和第三M0S管的漏极，第二M0S管和第四M0S管的漏极共接，输出电压。
[0025] 优选地，第二开关模块包括第五M0S管、第六M0S管、第七M0S管和第八M0S管 (N8);其中，第三开关信号分别接入第五M0S管、第六M0S管、第七M0S管和第八M0S管的栅 极，第五M0S管和第七M0S管的栅极共接，第六M0S管和第八M0S管的栅极共接。
[0026] 第四开关信号分别接入第五M0S管、第六M0S管、第七M0S管和第八M0S管的源极， 第五M0S管和第六M0S管的源极共接，第七M0S管和第八M0S管的源极共接；低电压分别接 入第五M0S管和第七M0S管的漏极，第六M0S管和第八M0S管的漏极共接，输出电压。
[0027] 优选地，电压隔离模块包括光电親合器，第一开关信号或者第三开关信号输入到 光电耦合器的第一端口；第二开关信号或者第四开关信号输入到光电耦合器的第二端口； 供电电压输入到光电親合器的第三端口，光电親合器的第四端口接地。
[0028] 在第二方面，本发明提供了一种声呐发射机，其包含有外部负载和上述第一方面 所述的功率切换开关电路，功率切换开关电路为外部负载提供电压。
[0029] 本发明消除了NM0S开关管的逆流现象、实现了控制信号与强电流的完全隔离、减 轻了系统设备的总重量、解决了控制信号出现紊乱时导致的切换开关同时导通引起的系统 故障等问题。
【附图说明】
[0030] 图1为现有固态继电器发射机功率切换开关电路示意图；
[0031] 图2为现有NM0S管体二极管反向导通示意图；
[0032] 图3为现有固态继电器发射机功率切换开关逆流电路示意图；
[0033]