直流电子开关的制作方法

本实用新型涉及直流电开关领域，特别涉及一种直流电子开关。
背景技术：
：目前应用在直流电领域的直流开关，通常分为直流继电器、直流接触器、直流负荷开关或直流断路器。以上直流开关在高电压、大电流状态下切断电路时，其电气寿命非常短，甚至只有几百次。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种直流电子开关，旨在提高直流电子开关在高电压、大电流的状态下的电气寿命。为实现上述目的，本实用新型提出一种直流电子开关，其特征在于，所述直流电子开关包括：正极输入端、负极输入端、正极输出端、负极输出端、信号接收端，所述负极输出端与所述负极输入端连接；所述信号接收端用于接收控制信号；第一IGBT开关，所述第一IGBT开关的集电极与所述正极输入端连接，所述第一IGBT开关的发射极与所述正极输出端连接；第一IGBT驱动电路，所述第一IGBT驱动电路的输入端与所述信号接收端连接，所述第一IGBT驱动电路的输出端与所述IGBT开关的基极连接，第一IGBT驱动电路，用于根据所述信号接收端接收的控制信号控制所述第一IGBT开关开启或者断开；吸收电路，所述吸收电路并联于所述第一IGBT开关的输入端和输出端，所述吸收电路用于吸收第一IGBT开关开通和关断时刻所承受的电压；续流电路，所述续流电路连接于所述第一IGBT开关的输出端和所述负极输出端，所述续流电路用于为所述正极输出端和负极输出端上接入的负载产生的感应电动势提供泄放通路。可选地，所述吸收电路为RC吸收电路或者RCD吸收电路。可选地，所述RC吸收电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的输入端与所述正极输入端连接，所述第一电阻的输出端与第一电容的输入端串联连接，所述第一电容的输出端与所述正极输出端连接。可选地，所述续流电路包括开关驱动电路及开关管，所述开关管具有第一连接端、第二连接端及受控端，所述第一连接端与所述IGBT开关的输出端连接，所述第二连接端与所述负极输出端连接，所述开关驱动电路的输入端与所述信号接收端连接，所述开关驱动电路的输出端与所述开关管的受控端连接；所述开关驱动电路，用于根据所述信号接收端接收的控制信号，控制开关管的开启或者断开。可选地，所述开关管为第二IGBT开关，所述第二IGBT开关的集电极与所述第一IGBT开关的发射极串联；所述第二IGBT开关的基极与所述开关驱动电路的输出端连接，所述第二IGBT开关的发射极与所述负极输出端连接；或者，所述开关管为MOS管，所述MOS管的源极与所述第一IGBT开关的发射极连接；所述MOS管漏极与所述负极输出端连接。可选地，所述续流电路为二极管，所述二极管的阳极与所述第一IGBT开关的发射极连接，所述二极管的阴极与所述负极输出端连接。可选地，所述直流电子开关还包括总开关，所述总开关连接于所述正极输入端与所述第一IGBT开关的集电极之间。可选地，所述直流电子开关还包括贴设于所述第一IGBT开关上，且用于给所述第一IGBT开关散热的第一散热器；所述直流电子开关还包括贴设于所述第一电阻上，且用于给所述第一电阻散热的第二散热器。可选地，所述散热器上还连接热敏电阻感温原件。可选地，所述直流电子开关还包括：电压传感器，所述电压传感器并联于所述直流电子开关的输入端和输出端，所述电压传感器还与所述控制端连接；电流传感器，所述电流传感器串联连接所述第一IGBT开关的输出端以及负极输出端，所述电流传感器还与所述控制端连接。本实用新型技术方案中，通过更改常用的直流开关，替换成由驱动控制的IGBT开关，利用IGBT开关特性，满足在高电压、高电流下正常工作。同时一方面设有与IGBT开关并联的吸收电路，吸收IGBT开通和关断时刻所承受的电压，另一方面设有与IGBT开关串联的续流电路，负载产生的感应电动势提供泄放通路，通过续流电路和负载构成的回路做功而消耗掉，从而保证高压等环境下，IGBT开关不会因为突然断开造成过压而损坏，从而提高IGBT的电气寿命。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型室直流电子开关的电路原理图。附图标号说明：电气编号名称电气编号名称Vs电源ST第一IGBT开关Rd电阻Cd电容SL开关管RL负载V电压传感器A电流传感器SW总开关本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种直流电子开关，参照图1，在本实用新型一实施例中，所述直流电子开关包括：所述直流电子开关包括：正极输入端、负极输入端、正极输出端、负极输出端、信号接收端，所述负极输出端与所述负极输入端连接；所述信号接收端用于接收控制信号；第一IGBT开关，所述第一IGBT开关的集电极与所述正极输入端连接，所述第一IGBT开关的发射极与所述正极输出端连接；第一IGBT驱动电路，所述第一IGBT驱动电路的输入端与所述信号接收端连接，所述第一IGBT驱动电路的输出端与所述IGBT开关的基极连接，第一IGBT驱动电路，用于根据所述信号接收端接收的控制信号控制所述第一IGBT开关开启或者断开；吸收电路，所述吸收电路并联于所述第一IGBT开关的输入端和输出端，所述吸收电路用于吸收第一IGBT开关开通和关断时刻所承受的电压；续流电路，所述续流电路连接于所述第一IGBT开关的输出端和所述负极输出端，所述续流电路用于为所述正极输出端和负极输出端上接入的负载产生的感应电动势提供泄放通路。所述直流电子开关，通过切换掉原来常用的直流继电器、直流接触器等无法在高电压或高电流状态下稳定、快速实现电路断开的电子开关，改为由驱动控制的IGBT电子开关，保证高电压或高电流状态下电路的快速切断电路以及电子开关的寿命的稳定性。同时，在IGBR电子开关上并联一个由电阻RD以及电容CD串联组成的吸收电路来吸收第一IGBR电子开关ST开通或者关断时所承受的电压。同时在第一IGBT开关的输出端和所述负极输出端设有续流电路，当第一IGBT开关在高电压等状态下快速断开电路时，负载产生的感应电动势提供泄放通路，从而保护第一IGBT开关不会因为过压而损坏，从而保证其电气使用寿命，使得其电气寿命较普通电子开关能有明显的提高。本实施例中，所述吸收电路为RC吸收电路或者RCD吸收电路，这里选用RC吸收电路作为本实施例进行说明，其中所述RC吸收电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的输入端与所述正极输入端连接，所述第一电阻的输出端与第一电容的输入端串联连接，所述第一电容的输出端与所述正极输出端连接。Rd、Cd的值通过仿真计算来应对各种目标电流工况，所述电阻Rd可选用欧姆级别的大功率合金片电阻，所述电容Cd可选用微法级别的薄膜电容。因为RC吸收电路或者RCD吸收电路远离为本领域技术人员公知常识的技术，这里就不再做进一步阐述。本实施例中，所述续流电路包括开关驱动电路及开关管，所述开关管具有第一连接端、第二连接端及受控端，所述第一连接端与所述IGBT开关的输出端连接，所述第二连接端与所述负极输出端连接，所述开关驱动电路的输入端与所述信号接收端连接，所述开关驱动电路的输出端与所述开关管的受控端连接；所述开关驱动电路，用于根据所述信号接收端接收的控制信号，控制开关管的开启或者断开。续流电路用于并联在负载两端，当流过负载中的电流消失时，负载产生的感应电动势提供泄放通路，丛而保护了电路中的其它原件的安全。本实施例中，开关管为第二IGBT开关，所述第二IGBT开关的集电极与所述第一IGBT开关的发射极串联；所述第二IGBT开关的基极与所述开关驱动电路的输出端连接，所述第二IGBT开关的发射极与所述负极输出端连接；或者，所述开关管为MOS管，所述MOS管的源极与所述第一IGBT开关的发射极连接；所述MOS管漏极与所述负极输出端连接。为保证续流电路的稳定性，开关管可以选用由驱动控制闭合/断开的IGBT开关或者MOS管，当然，也可以从节约成本方面考虑，整个续流电路可以直接用二极管代替，所述二极管的阳极与所述第一IGBT开关的发射极连接，所述二极管的阴极与所述负极输出端连接。利用二极管单向导通、无需驱动启动且成本低等优点达到节约成本的目的。在本实施例中，各元件经常工作在高电压或者高电流状态下，由于元件存在内阻，这样的话元件会产生大量的热量，为避免元件因为高温而损坏，所述流电子开关还包括贴设于所述第一IGBT开关上，且用于给所述第一IGBT开关散热的第一散热器；所述直流电子开关还包括贴设于所述第一电阻上，且用于给所述第一电阻散热的第二散热器，一样的，开关管上同样贴有用于给开关管散热的散热器。散热器具体可以是一些制冷装置或者鼓风装置，也可以是在元件表壳上设计一些用于通风的孔，便于与外界空气流动从而达到自然降温的效果。同时，还可以使用热敏电阻类感温原件测试散热器具体温度，或者也可以使用元件内置的NTC电阻实现温度监控，从而能更直观的检测元件实际温度，起到更有效的预防元件被烧坏的风险。在本实施例中，驱动DR设有与信号控制端连接的退饱和保护装置、软关断装置以及有源钳位装置。在第一开关IGBT处于闭合状态下时，驱动DR上的退饱和保护装置、软关断装置以及有源钳位装置还会对第一开关IGBT的工作环境进行检测并控制第一开关IGBT在极端工作状态下能可靠关断，防止第一IGBT开关ST由于电压过大或者电流过大而损坏。在本实施例中，整个直流电子开关与电源正极之间还可以连接有总开关SW，所述总开关SW连接于所述正极输入端与所述第一IGBT开关的集电极之间。所述总开关SW可以直接连接在正极输入端与直流电子开关输入端之间，也可以总开关SW一端在连接电源正极与直流电子开关输入端之间，另一端连接在电源负极与直流电子开关输出端之间。即当总开关SW断开后，整个直流电子开关将脱离带电，总开关SW一般用于整体直流电子开关维护、维修时使用，完全切换直流电子开关与电源正极之间的电连接，为维护人员提供安全的工作环境，避免造成触电危险。其中，总开关SW可以选用比较常见的隔离开关中的刀闸开关，隔电方便、可靠，也可以选用断路器或者刀熔开关。本实施例中，所述直流电子开关还包括：电压传感器，所述电压传感器并联于所述直流电子开关的输入端和输出端，所述电压传感器还与所述控制端连接；电流传感器，所述电流传感器串联连接所述第一IGBT开关的输出端以及负极输出端，所述电流传感器还与所述控制端连接。直流电子开关选配电压传感器回路、电流传感器回路，通过对应回路，可向用户提供开关的动作工况数据，并可将开关的动作数据储存在开关控制板存储空间内，方便用户后续查询或做故障分析，同时可通过采集的电压、电流信号做额外的开关保护功能，一旦采集到的电压或者电路信号异常时，控制端将会控制驱动断开第一IGBT开关ST断开，避免直流电子开关处于异常工作状态而损坏。另一实施例中，为进一步解释本申请，所述续流电路选用IGBT开关为例进行说明。首先，根据实际工作的电压、电流环境，通过仿真计算来选用合适的电阻以及电容，正常启动前，由控制端控制驱动启动第一IGBT开关ST，由于IGBT开关特性，整个电路瞬间导通。由于第一IGBT开关ST并联连接有吸收电路，在电路刚启动或者断开时，吸收电路能顾吸收承受IGBT的电压，从而可以避免IGBT过压而损坏隐患，同时整个直流电子开关还设有续流电路，述续流电路用于并联在负载两端，当流过负载中的电流消失时，控制部控制驱动闭合第二IGBT开关，续流电路导通。负载产生的感应电动势提供泄放通路，丛而保护了电路中的IGBT开关的安全。同时一方面在直流电子开关的各元器件上设有散热器，防止各元器件因为高温而烧坏，另一面，整个直流电子开关设有电压、电流检测电路，实时对直流电子开关的工作环境进行检测，并且将开关的动作数据储存在开关控制板存储空间内，方便用户后续查询或做故障分析，同时一旦发现电压或电流异常时，将立即由控制端控制驱动断开第一IGBT开关，从而进一步的保护各元器件。最后还在直流电子开关与电源正极之间设有总开关，给整个直流电子开关的维护提供安全的环境。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3