专利名称：稳压型电子功率开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子开关，具体地说是一种由场效应管构成的电子功率开关，主要用于电动车辆充放电的控制。
背景技术：
常规电子功率开关电路由场效应开关晶体管构成，通过对其控制栅极的控制使得开关晶体管处于导通和关断状态。在一般的应用状况下这种电子功率开关使用比较可靠，然而，在栅极控制电压不稳定，即电压达不到额定值的时候，开关晶体管就不能导通或者不能完全导通，使得开关控制失灵或导通效率降低。例如在可自充电的电动自行车上，车辆滑行或推车行走时，充电发电机产生的充电电流较小不能推动电子开关管导通或不能完全导通，因而不能向蓄电池充电，也就是说这部分能量不能有效回收利用。因此将常规电子功率开关用于自充电型电动车辆的充电控制，能量的回收利用效率很低。在上述使用状态下如果采用继电器作为开关器件，其驱动电路和继电器耗电都会大大高于电子开关，使得整车的充电效率也会降低。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服现有技术的缺陷，提供一种稳压型电子功率开关，用于驱动电压不稳定的使用环境。
本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。
稳压型电子功率开关，由电子功率开关电路1，开关驱动电路2构成，其特征在于由开关晶体管构成的开关电路串连在主电源电路中，开关晶体管的控制极连接驱动电路2；驱动电路2的输入端与开关控制电路3连接，其输出端连接有稳压电路4；所述开关控制电路由R-S触发器构成，其工作电源(VDD1)与主电源(VDD2)为不同的电源供给。
前述的稳压型电子功率开关，其特征在于所述开关晶体管为两只场效应晶体管并联构成，其控制极连接到驱动电路；所述驱动电路由晶体三极管以及偏置电阻构成，驱动电路的输出端连接的所述稳压电路由稳压二极管串连于晶体三极管的发射极构成，稳压电路的稳压值高于场效应晶体管的栅极电压；所述开关控制电路由常规R-S触发器集成电路及其外围电路构成，开关控制电路的两个信号输入端接电子功率开关的开启和关闭的控制信号。
前述任一项稳压型电子功率开关，其特征还在于所述电子功率开关还包括有短路保护电路，所述短路保护电路由并联在主电源电路和开关晶体管控制极之间的晶体三极管及偏置电阻构成。
本实用新型的优点是，由于本实用新型的电子功率开关采用了电子稳压电路，场效应晶体管的栅极能够获得稳定的驱动电压，保证了场效应三极管可靠开启，使得电动车辆在不使用电源驱动行驶中的任何运动状态都能向车辆的蓄电池充电，大大提高了能量的回收效率；同样，由于发动机产生的电压不稳定也会造成开关控制电路的工作不可靠，因而开关控制电路采用与主电源电路不同的电源，从而保证控制的可靠性。为了电子功率开关的安全可靠工作，在本设计的开关电路中设置了短路保护电路，在短路情况下开关电路自动处于关闭状态，电路的安全性得到保障。
图1为本实用新型的稳压型电子功率开关的电路方框图。
图2为本实用新型的稳压型电子功率开关的实施例的电路原理图。
具体实施方式
电子功率开关电路1一般采用电子开关器件构成，例如由场效应管或开关三极管等晶体管，根据所控制电源VDD2电路电流的大小晶体管可以选用一只或多只。驱动电路2用来推动电子功率开关电路1，使得电子开关开启或关闭，驱动电路2由电源VDD2提供的电压及开关三极管驱动控制向电子开关电路的控制电极提供驱动电压。由于主电源VDD2电路提供的电压不稳定，因此在驱动电路中设置了稳压电路4，以保证驱动电路2导通时向开关电路控制电极提供稳定的推动电压。电子开关控制电路3是由独立电源VDD1供电的触发电子线路，以保证对功率开关驱动电路2的可靠驱动。
本实用新型的稳压型电子功率开关，在设计上考虑到可靠性设计有短路保护电路5，它并接于控制极两端，当输出短路接地时保护短路导通短接控制极，使得功率开关电路瞬间截止关断开关，保护电子线路的安全。
根据实用新型的设计思路，本实用新型的技术方案可以有多种实现形式，在本申请中提供以下具体实施例。
开关电路由场效应晶体管VT1和VT2并联构成，并串连在主电源VDD2电路中，其栅极连接驱动电路。驱动电路由开关三极管BG3和偏置电阻器构成，三极管BG3的输出端分别连接场效应晶体管VT1和VT2的栅极。在主电源电路的正极和驱动电路中的开关三极管的发射极之间连接有稳压二极管D1，当三极管BG3导通时稳压电路提供给场效应管的栅极稳定的电压，显然这个稳压值一定时高于栅极的启动电压。
在本实施例中开关控制电路为集成电路IC1构成的常规R-S触发电路，工作电源为独立的电源VDD1供给，该电源不受主电源VDD2的影响，因此触发器输出的控制信号可以可靠地启动或关闭开关三极管BG3。开关控制电路输入端的外围器件如三极管BG1、BG2以及偏置电阻均为常规连接方式，在此不再一一赘述他们的连接关系。
在场效应管栅极上并联有由三极管BG5和偏置电阻构成的短路保护电路，三极管的基极与功率开关的输出连接，一旦输出端短路，保护电路立即导通使场效应晶体管VT1和VT2截止，以达到保护电子线路的目的。
稳压型电子功率开关采用由VDD1和VDD2两个不同的电压源供给，VDD1电源和IC1和BG3等组成控制和驱动电路，D1和电阻、晶体管BG3组成一个稳压电路，为VT1和VT2电源控制开启与关断提供一个稳定的电压及驱动电流，电阻R15、R16和BG5组成为一个电子开关输出的短路保护电路。开机时IC1的输出为高电平，正电压电流通过电阻R7、R8至地，产生压降为BG3提供偏流电压，使BG3导通。电流经D1、R9构成一个稳压的电压，再通过电阻R10、R11、R12、R13、R14分流给VT1和VT2的栅极，使场效应管处于导通状态，实现VDD2电源开启。当IC1的IN1输入一个脉冲信号时，IC1控制输出为低电平，三极管BG3的基极无偏流电压，管子处于截止状态，VT1、VT2的栅极无偏压，两个功率MOSFET管子处于截止状态，关闭电源实现功率电子开启和关闭的功能。短路保护电路，在一般情况下电路中的电流处于规定的范围内时不工作，当电流大于额定值时，BG5开始工作处于导通状态，使推动电流直接短路，在VT1和VT2的栅极无偏压，两个管子处于截止状态无电流输出，实现短路保护。稳压偏流电路，功率MOSFET管子是电压控制型的，若栅极得到稳定的电压，它的导通电阻也随之增加，从而降低开关的效率，为VDD2电源在实际应用中电压下降到50％时，电子开关也能达到理想的状态，所以在BG3的集电极上装有一个高于栅极电压的稳压管，再通过电阻的分流分压得到需要的偏流电压，使VT1和VT2良好的导通，不管VDD2电压高低在栅极都能保证稳定的偏流电压，从而实现稳定的功率电子开与关的状态。
以上只是对本实用新型技术方案和实施例的描述，而不是对本申请技术方案的限定，显然实现本发明创造有多种形式，本领域的技术人员可以根据本申请权利要求所限定的内容和精神作出各种改进。
权利要求1.稳压型电子功率开关，由电子功率开关电路(1)，开关驱动电路(2)构成，其特征在于由开关晶体管构成的开关电路串连在主电源电路中，开关晶体管的控制极连接驱动电路(2)；驱动电路(2)的输入端与开关控制电路(3)连接，其输出端连接有稳压电路(4)；所述开关控制电路(3)由R-S触发器构成，其工作电源(VDD1)与主电源(VDD2)为不同的电源供给。
2.根据权利要求1所述的稳压型电子功率开关，其特征在于所述开关晶体管为两只场效应晶体管(VT1、VT2)并联构成，其控制极连接到驱动电路；所述驱动电路由晶体三极管(BG3)以及偏置电阻构成，驱动电路的输出端连接的所述稳压电路由稳压二极管(D1)串连于晶体三极管(BG3)的发射极构成，稳压管的稳压值高于场效应晶体管的栅极电压；所述开关控制电路由常规R-S触发器集成电路(IC1)及其外围电路构成，开关控制电路的两个信号输入端(IN1、IN2)接电子功率开关的导通开启和关闭的控制信号端。
3.根据权利要求1、2所述的稳压型电子功率开关，其特征在于所述电子功率开关还包括有短路保护电路(5)，所述短路保护电路由并联在主电源电路和开关晶体管控制极之间的晶体三极管(BG5)及偏置电阻构成。
专利摘要本实用新型涉及一种稳压型电子功率开关，具体地说是一种由场效应管构成的电子功率开关，主要用于电动车辆充放电的控制。它由电子功率开关电路(1)，开关驱动电路(2)构成，由开关晶体管构成的开关电路串连在主电源电路中，开关晶体管的控制极连接驱动电路(2)；驱动电路(2)的输入端与开关控制电路(3)连接，其输出端连接有稳压电路(4)；所述开关控制电路(3)由R－S触发器构成，其工作电源(V
文档编号H03K17/08GK2812403SQ200520016198
公开日2006年8月30日 申请日期2005年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者项青松 申请人:项青松