專利名稱：靜態高速開關切換電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電路技術領域，涉及到一種高速靜態開關，主要應用于中小功率UPS的逆變和旁路切換電路。
背景技術：
現在UPS的靜態開關為兩路可切換的通路，都是使用可控硅制作，由于可控硅有過零關斷的特性，所以現在的靜態開關在輸入不同步的情況下切換時間達10毫秒，即使輸·入輸出嚴格同步也存在4毫秒的切換時間。我們現在使用MOSFET或IGBT作為開關器件可以使切換時間減小到微秒級別，最慢也在5us之內完成兩路電源的切換。可以吧原有切換時間減小一個數量級。·發明內容本實用新型的目的是為了進一步提高開關電路的切換時間的技術難題，設計了一種靜態高速開關切換電路，通過使用兩組功率管的連接設計，配合控制電路，可以使開關切換速度提到至2us以內。本實用新型采用的技術方案是，靜態高速開關切換電路，包括驅動電源電路、切換控制電路、以及帶有兩個輸入端、一個輸出端的開關電路，關鍵是所述的開關電路包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管與第二功率管的源極對接，第三功率管與第四功率管的源極對接，第二功率管與第四功率管的漏極并聯作為開關電路的輸出端，第一功率管與第二功率管的柵極并聯作為第一受控端、與切換控制電路的第一控制端連接，第二功率管與第四功率管的柵極并聯作為第二受控端、與切換控制電路的第二控制端連接。所述的切換控制電路包括由非門電路和電阻組成的兩路信號處理電路、以及兩個控制芯片，信號處理電路接收輸入信號，分為兩路信號分別送至第一控制芯片和第二控制芯片的輸入端，第一控制芯片和第二控制芯片處理后分別輸出控制信號至第二功率管與第四功率管的柵極。所述的驅動電源電路包括電源芯片以及周圍配套電容元件、隔離變壓器、以及由二極管和電容組成整流濾波電路，電源芯片經隔離變壓器分為兩路電壓信號，再經整流濾波電路后輸出兩路直流電壓信號送至第一控制芯片和第二控制芯片的電源端。所述的功率管組的類型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。本實用新型采用四只MOSFET或IGBT源極對源極兩輛串聯形成雙向電子開關，使用高頻脈沖變壓器制作隔離驅動電源，使用光耦傳遞隔離開關型號，使用門電路控制兩路電子開關的死區時間，改進后裝入3KVAUPS使用效果良好，輸出切換旁路幾乎不間斷，都是控制在2us以內。
圖I是本實用新型的電路原理框圖。[0010]圖2是本實用新型中驅動電源電路的原理圖。圖3是本實用新型中切換控制電路的原理圖。圖4是本實用新型中開關電路的原理圖。附圖中，I代表驅動電源電路，2代表切換控制電路，3代表開關電路，ICl、IC2分別為第一控制芯片、第二控制芯片，IC3為電源芯片，R1-R14代表電阻，C1-C4代表電容，D1-D4代表二極管，A1-A5代表非門電路，①-⑧和箭頭代表信號流向。
具體實施方式
靜態高速開關切換電路，包括驅動電源電路I、切換控制電路2、以及帶有兩個輸入端、一個輸出端的開關電路3，關鍵是所述的開關電路3包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管Ql與第二功率管Q2的源極對接，第三功率管Q3與第四功率管Q4的 源極對接，第二功率管Q2與第四功率管Q4的漏極并聯作為開關電路的輸出端，第一功率管Ql與第二功率管Q2的柵極并聯作為第一受控端、與切換控制電路2的第一控制端連接，第二功率管Q2與第四功率管Q4的柵極并聯作為第二受控端、與切換控制電路2的第二控制端連接。所述的切換控制電路2包括由非門電路和電阻組成的兩路信號處理電路、以及兩個控制芯片，信號處理電路接收輸入信號，分為兩路信號分別送至第一控制芯片ICi和第二控制芯片IC2的輸入端，第一控制芯片ICl和第二控制芯片IC2處理后分別輸出控制信號至第二功率管Q2與第四功率管Q4的柵極。所述的驅動電源電路I包括電源芯片IC3以及周圍配套電容元件、隔離變壓器T、以及由二極管和電容組成整流濾波電路，電源芯片IC3經隔離變壓器T分為兩路電壓信號，再經整流濾波電路后輸出兩路直流電壓信號送至第一控制芯片ICl和第二控制芯片IC2的電源端。所述的功率管組的類型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。本實用新型在具體實施時，UPS—般采用兩路供電通路，當需要切換時，切換控制電路2的輸入端接收到輸入信號，經兩路信號處理電路進行處理后，由第一控制芯片ICl和第二控制芯片IC2分別輸出兩路相反的信號給開關電路3，開關電路3中的受控端接收的控制信號，其中一路因低電平截至，另一路因高電平導通，進而實現切換動作，此過程中，采用四只MOSFET或IGBT源極對源極兩輛串聯形成雙向電子開關，切換時間可以控制在2us之內，與現有技術相比切換時間減小了一個數量級，效果非常顯著。
權利要求1.靜態高速開關切換電路，包括驅動電源電路(I)、切換控制電路(2)、以及帶有兩個輸入端、一個輸出端的開關電路(3)，其特征在于所述的開關電路(3)包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管(Ql)與第二功率管(Q2)的源極對接，第三功率管(Q3)與第四功率管(Q4)的源極對接，第二功率管(Q2)與第四功率管(Q4)的漏極并聯作為開關電路的輸出端，第 一功率管(Ql)與第二功率管(Q2)的柵極并聯作為第一受控端、與切換控制電路(2)的第一控制端連接，第二功率管(Q2)與第四功率管(Q4)的柵極并聯作為第二受控端、與切換控制電路(2)的第二控制端連接。
2.根據權利要求I所述的靜態高速開關切換電路，其特征在于所述的切換控制電路(2)包括由非門電路和電阻組成的兩路信號處理電路、以及兩個控制芯片，信號處理電路接收輸入信號，分為兩路信號分別送至第一控制芯片(ICl)和第二控制芯片(IC2)的輸入端，第一控制芯片(ICl)和第二控制芯片(IC2)處理后分別輸出控制信號至第二功率管(Q2)與第四功率管(Q4)的柵極。
3.根據權利要求2所述的靜態高速開關切換電路，其特征在于所述的驅動電源電路(I)包括電源芯片(IC3)以及周圍配套電容元件、隔離變壓器(T)、以及由二極管和電容組成整流濾波電路，電源芯片(IC3)經隔離變壓器(T)分為兩路電壓信號，再經整流濾波電路后輸出兩路直流電壓信號送至第一控制芯片(ICl)和第二控制芯片(IC2)的電源端。
4.根據權利要求I所述的靜態高速開關切換電路，其特征在于所述的功率管組的類型是MOSFET功率管，或是IGBT功率管。
專利摘要靜態高速開關切換電路，包括驅動電源電路、切換控制電路、以及帶有兩個輸入端、一個輸出端的開關電路，關鍵是所述的開關電路包括兩對功率管組以及配套的電阻元件，第一功率管與第二功率管的源極對接，第三功率管與第四功率管的源極對接，第二功率管與第四功率管的漏極并聯作為開關電路的輸出端，第一功率管與第二功率管的柵極并聯作為第一受控端、與切換控制電路的第一控制端連接，第二功率管與第四功率管的柵極并聯作為第二受控端、與切換控制電路的第二控制端連接。本實用新型采用四只MOSFET或IGBT源極對源極兩輛串聯形成雙向電子開關，改進后裝入3KVAUPS使用效果良好，輸出切換旁路幾乎不間斷，都是控制在2us以內。
文檔編號H02M1/088GK202721600SQ201220407220
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者張軍建 申請人:石家莊金碩電子科技有限公司