一种大功率固态控制器的制作方法

本发明涉及功率控制领域，尤其是一种大功率固态控制器。

背景技术：

1、在飞机配电装置中常需要负载线路的反延时过流保护功能、通信功能、负载线路的通断控制等，目前常见的实现方式是采用单片机或dsp等控制器输出驱动信号控制大功率继电器通断，驱动信号的输出需综合过流保护状态、通信命令等。采用大功率mos管对大功率继电器进行替代设计使用，具有产品重量轻负载通断能力强、mos管寿命长，无需维护、短路保护时间短等优点，但是对于使用mos管替代大功率继电器存在更多的高低压隔离要求风险，产品设计难度增加，产品可靠性有所降低。同时在大功率配电通道发生短路时，其线路电流会急剧增加，因此需要在极短的时间内关断配电通道，以保护配电通道与前端电源不受损坏，但由于采用多个mos，需要控制所有mos管能够在同时开通关断时，对短路电流进行分流，这样一来在短路时间要求的快速关断与mos管要求的一致性关断无法协调。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种大功率固态控制器。

2、本发明通过以下技术方案得以实现。

3、一种大功率固态控制器，包括控制电路和功率电路，所述控制电路包括核心控制单元,

4、通信单元，与核心控制单元相连；

5、信号调理单元，与核心控制单元相连；

6、所述功率电路包括驱动单元和主功率单元，驱动单元与核心控制单元和主功率单元相连，主功率单元还与信号调理单元相连。

7、所述核心控制单元由单片机u1和芯片u2构成，单片机采用lc8051f500型单片机，可编程逻辑器件采用hwd570；

8、其中单片机u1的引脚21与驱动电路连接，其引脚40与引脚41与信号调理单元连接，其引脚2和引脚3连接电源vcc3v3，其引脚8连接电源vcc2v5，其引脚6和引脚7接地，其引脚8与引脚7通过电容c6和电容c7连接，其引脚4与引脚7通过电容c4和电容c5连接，其引脚3与引脚7通过电容c2和电容c3连接；其引脚42与电源vcc2v5连接，且分别通过电阻r2、电容c1接地；

9、芯片u2的引脚31与驱动电路连接，其引脚29为短路信号，其引脚28为输出电压阈值信号，其引脚5、14、17、26、36、24分别与电源vcc3v3连接，其引脚41接地。

10、所述信号调理单元由短路信号生成电路、输出电压阈值信号生成电路和信号调理电路组成，其中信号调理电路由芯片u15组成；

11、所述芯片u15的引脚1与核心控制单元中的芯片u1的引脚9连接，且通过电阻r64与电源l50a5va连接，芯片u15的引脚8与核心控制单元中的芯片u1的引脚13连接，且还与电源l50a5va连接，芯片u15的引脚16与核心控制单元中的芯片u1的引脚10连接,且通过电阻r66与电源l50a5va连接；

12、芯片u15的引脚9-11接地，其引脚12、13与电源l50a5va连接，且通过电容c46接地。

13、所述通信单元由数字隔离器u40和can总线收发器u50构成，数字隔离器选用glp6301隔离器，can总线收发器选用sm65hvd230d芯片；

14、其中数字隔离器u40的引脚1与电源vcc3v3连接，且分别通过电容c17、电容c18接地，其引脚2与引脚8连接且接地，其引脚1与引脚7连接，其引脚16与电源vcc3v3iso连接，且分别通过电容c19、电容c20、电容c21接地，且与can总线收发器u50的引脚3连接，其引脚14与引脚12分别和can总线收发器u50的引脚1与引脚4连接；

15、can总线收发器u50的引脚2及引脚8接地其引脚7与引脚6通过电阻r12连接且分别为端口canh_chx与端口canl_chx。

16、所述主功率单元包括相互并联的mos管q7、mos管q8、mos管q9、mos管q10、mos管11、mos管q12、mos管q13、mos管q15，且s极分别与输入电源270v连接，d极分别接地；以及与mos管q7、mos管q8、mos管q9、mos管q10、mos管11、mos管q12、mos管q13、mos管q15的g极分别连接的电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r62，其中电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r62另一端接地，且分别与电阻r35、电阻r36、电阻r37、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r61一端连接；

17、还包括mos管q14，mos管q14的s极分别与电阻r35、电阻r36、电阻r37、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r61另一端连接，且其s极还与信号调理单元中单电源运放u14a的引脚2连接，mos管q14的g极、d极分别接地；mos管q14的s极、d极分别与二极管d13、二极管d14、二极管d15的负极、正极连接；其中mos管q14的s极分别通过瞬态二极管tvs10、瞬态二极管tvs11、电容c20接地。

18、所述驱动单元由驱动芯片u3及相应驱动匹配电路构成，驱动芯片选用cf4424s型驱动芯片；

19、其中驱动芯片u3的引脚6与电源l50avcc10v连接，且通过电容c21接地，其引脚2与核心控制单元中芯片u2的引脚31连接，其引脚3、引脚4接地，其引脚7与核心控制单元中单片机u1的引脚21连接，且分别通过电阻r56、电容c23接地，其引脚7还通过电阻r51分别与二极管d16、二极管d17、二极管d18、二极管d19、二极管d20、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24的负极连接，且二极管d16、二极管d17、二极管d18、二极管d19、二极管d20、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24的负极分别与电阻r42、电阻r44、电阻r46、电阻r48、电阻r50、电阻r52、电阻r57、电阻r59、电阻r63一端连接，电阻r42、电阻r44、电阻r46、电阻r48、电阻r50、电阻r52、电阻r57、电阻r59、电阻r63另一端分别与电阻r41连接，且二极管d16、二极管d17、二极管d18、二极管d19、二极管d20、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24的正极分别与电阻电阻r43、电阻r45、电阻r47、电阻r49、电阻r55、电阻r58、电阻r60、电阻r64一端连接，二极管d16、二极管d17、二极管d18、二极管d19、二极管d20、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24的正极还分别与电感l9、电感l10、电感l11、电感l13、电感l14、电感l15、电感l16、电感l17连接，电阻r43、电阻r45、电阻r47、电阻r49、电阻r55、电阻r58、电阻r60、电阻r64另一端分别与电阻r51连接；

20、且电阻r1与电阻r54连接，二极管d21负极与电阻r54连接，其正极与电阻r51连接。

21、所述控制电路还包括电源管理单元，电源管理单元包括：

22、5v转5v隔离电源，用于核心控制单元、信号调理单元和通信单元供电；

23、5v转3.3v非隔离电源以及5v转2.5v非隔离电源，为核心控制单元供电；

24、5v转10v非隔离电源，用于驱动单元供电。

25、本发明的有益效果在于：提供了一种能够满足大功率场景使用的固态控制器，采用单片机和可编程逻辑器件及大功率mosfet实现大功率负载过流保护，短路保护功能；可以通过总线下发的控制指令控制负载线路的开通/关断的同时，通过总线上传负载通道状态及产品自身状态；具有过流保护、短路保护故障锁定功能，实现对大功率负载的导通关断控制，过流保护与短路保护的快速响应。