一种软启动/软关断电子开关的制作方法

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种软启动/软关断电子开关。

背景技术：

在装甲车辆中，传统的开关为机械式接触开关，在其开通和关断的过程中，存在着火花、触电烧蚀、电磁干扰较大等隐患，降低了装甲车辆供电系统的可靠性，全电化陆战平台是一个全新的理念，需要供电质量高、可靠性高及智能化程度高的供电网络，因此，传统的机械式接触器、固态继电器等电路开关已不能满足全电化陆战平台的需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种软启动/软关断电子开关，软启动/软关断技术可降低电机类负载启动时的电流冲击，减小电网的电压波动，提高供电质量；电流冲击的减小有助于提高功率器件的安全使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种软启动/软关断电子开关，包括电子开关主电路和软启动/软关断电路，该电子开关主电路以智能开关管bts555为核心元器件，采用模块化的设计思想，实现电子开关的通用和互换，主电输入电子开关主电路，电子开关主电路通过电流采样和电压采样，并且经过线性隔离分别得到电流信号和电压信号，电流采样经过过电流保护电路并且通过光耦隔离得到保护信号，软启动/软关断电路通过驱动电路与电子开关主电路相连，控制信号依次通过光耦隔离和驱动电路并且经过电子开关主电路实现主电输出。

在上述方案基础上优选，所述主电路的输入端直接和bts555的金属散热面相连，可以保证电子开关模块有较大的电流容量。

在上述方案基础上优选，所述软启动/软关断电路采用脉冲控制技术，在启动时，脉冲占空比按照从小到大/从大到小的规律变化，直到完全开通/关。

在上述方案基础上优选，所述软启动/软关断电路包括三角波产生电路、线性充电电路和比较电路3个部分；三角波产生电路生成固定频率的三角波，与线性充电电路中的电容电压进行比较，在一个三角波周期中，当电容电压＞三角波电压时，比较电路输出为“正”，反之，比较电路输出为“零”。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明相比传统机械式开关，具有投切无火花和触电烧蚀现象，提高了电网供电的可靠性；软启动/软关断技术可降低电机类负载启动时的电流冲击，减小电网的电压波动，提高供电质量；电流冲击的减小有助于提高功率器件的安全使用寿命；电流和电压采样电路为实现配电智能化控制与管理、故障诊断提供有效支撑。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的软启动过程示意图；

图3为本发明的三角波产生电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种软启动/软关断电子开关，包括电子开关主电路和软启动/软关断电路，该电子开关主电路以智能开关管bts555为核心元器件，采用模块化的设计思想，实现电子开关的通用和互换，主电输入电子开关主电路，电子开关主电路通过电流采样和电压采样，并且经过线性隔离分别得到电流信号和电压信号，电流采样经过过电流保护电路并且通过光耦隔离得到保护信号，软启动/软关断电路通过驱动电路与电子开关主电路相连，控制信号依次通过光耦隔离和驱动电路并且经过电子开关主电路实现主电输出。

进一步的所述主电路的输入端直接和bts555的金属散热面相连，可以保证电子开关模块有较大的电流容量。

进一步的所述软启动/软关断电路采用脉冲控制技术，在启动时，脉冲占空比按照从小到大/从大到小的规律变化，直到完全开通/关。

进一步的，所述软启动/软关断电路包括三角波产生电路、线性充电电路和比较电路3个部分；三角波产生电路生成固定频率的三角波，与线性充电电路中的电容电压进行比较，在一个三角波周期中，当电容电压＞三角波电压时，比较电路输出为“正”，反之，比较电路输出为“零”。。

本发明电子开关模块以智能开关管bts555为核心元器件，采用模块化的设计思想，可以实现电子开关的通用和互换，有利于维护和调试，其结构框图如图1所示，主要包括电子开关模块主电路、控制电路、软启动/软关断电路、保护和采样电路等。主电路的输入端直接和bts555的金属散热面相连，可以保证电子开关模块有较大的电流容量；控制电路采用光耦元件tlp521和主电路进行隔离，提高了电子开关模块的电磁兼容性；软启动/软关断电路采用脉冲控制技术，在启动和关断时，脉冲占空比按照从小到大/从大到小的规律变化，直到完全开通/关断；保护电路主要是对电子开关模块进行过流保护，对bts555内部的电流信号进行信号调理，通过拨码开关改变信号的放大倍数，从而实现不同的过流保护值设定，过流保护信号光耦隔离后，上传到控制上位机，指示故障；采样电路包括电流采样和电压采样，分别采用线性光耦loc111对其进行线性隔离，采样值上传到控制上位机，可使系统实时监视电路工作状态。

本发明三角波产生电路，如图3所示，其主要功能是产生频率为1khz的三角波，三角波的幅值为2～8v，三角波电压接入比较器lm193的“负”输入端。

本发明bts555具有很小的导通电阻，但当负载电流较大时，其发热量仍然很大，必须采用散热器进行散热。为减小电子开关模块的体积、质量，避免增加电子开关额外损耗，设计采用了散热器作为导电介质，即散热器作为电子开关模块的主电输入端。同时，为减小电子开关模块的导通损耗和散热器体积，对于额定负载电流超过50a的电子开关模块，采用了2只bts555并联使用的方案。

本发明为实现电子开关模块对坦克全车输配电系统的智能化管理和用电设备的在线故障诊断技术，设计中采用了电压、电流采样电路，可以实时采集电子开关模块的输出电压和输出电流。为减小对控制电路的干扰，利用线性光耦loc111，分别实现信号的线性隔离，并上传到上位机的a/d接口。

本发明相比传统机械式开关，具有投切无火花和触电烧蚀现象，提高了电网供电的可靠性；软启动/软关断技术可降低电机类负载启动时的电流冲击，减小电网的电压波动，提高供电质量；电流冲击的减小有助于提高功率器件的安全使用寿命；电流和电压采样电路为实现配电智能化控制与管理、故障诊断提供有效支撑。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

技术特征：

1.一种软启动/软关断电子开关，其特征在于：包括电子开关主电路和软启动/软关断电路，该电子开关主电路以智能开关管bts555为核心元器件，采用模块化的设计思想，实现电子开关的通用和互换，主电输入电子开关主电路，电子开关主电路通过电流采样和电压采样，并且经过线性隔离分别得到电流信号和电压信号，电流采样经过过电流保护电路并且通过光耦隔离得到保护信号，软启动/软关断电路通过驱动电路与电子开关主电路相连，控制信号依次通过光耦隔离和驱动电路并且经过电子开关主电路实现主电输出。

2.根据权利要求1所述的一种软启动/软关断电子开关，其特征在于：所述主电路的输入端直接和bts555的金属散热面相连，可以保证电子开关模块有较大的电流容量。

3.根据权利要求1所述的一种软启动/软关断电子开关，其特征在于：所述软启动/软关断电路采用脉冲控制技术，在启动时，脉冲占空比按照从小到大/从大到小的规律变化，直到完全开通/关。

4.根据权利要求1所述的一种软启动/软关断电子开关，其特征在于：所述软启动/软关断电路包括三角波产生电路、线性充电电路和比较电路3个部分；三角波产生电路生成固定频率的三角波，与线性充电电路中的电容电压进行比较，在一个三角波周期中，当电容电压＞三角波电压时，比较电路输出为“正”，反之，比较电路输出为“零”。

技术总结
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种软启动/软关断电子开关，包括电子开关主电路和软启动/软关断电路，该电子开关主电路以智能开关管BTS555为核心元器件，采用模块化的设计思想，实现电子开关的通用和互换，主电输入电子开关主电路，电子开关主电路通过电流采样和电压采样，并且经过线性隔离分别得到电流信号和电压信号，电流采样经过过电流保护电路并且通过光耦隔离得到保护信号，软启动/软关断电路通过驱动电路与电子开关主电路相连，控制信号依次通过光耦隔离和驱动电路并且经过电子开关主电路实现主电输出，本发明可降低电机类负载启动时的电流冲击，提高供电质量；电流冲击的减小有助于提高功率器件的安全使用寿命。

技术研发人员：李琪
受保护的技术使用者：石门县腾越电子商务有限公司
技术研发日：2019.11.20
技术公布日：2020.04.07