一種功率切換開(kāi)關(guān)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率切換開(kāi)關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲吶發(fā)射機(jī)的主要作用是產(chǎn)生具有特定形式的功率電信號(hào)，實(shí)際上是功率轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)，負(fù)責(zé)將直流電源轉(zhuǎn)換為一定頻率的交流電源提供給負(fù)載（換能器）。對(duì)于特定的負(fù)載 (發(fā)射機(jī)），功率信號(hào)的大小由輸入電壓決定，對(duì)于有大功率發(fā)射和小功率發(fā)射兩種功率信 號(hào)的發(fā)射機(jī)，要求大小功率切換開(kāi)關(guān)在尚穩(wěn)定可靠基礎(chǔ)上，具有小的開(kāi)關(guān)功率損耗及尚的 開(kāi)關(guān)速度。
[0003] 對(duì)于大功率發(fā)射（幾千瓦）信號(hào)，其干路電流將近百安培，這決定了常規(guī)開(kāi)關(guān)不再 適用。目前常用固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)作為發(fā)射機(jī)大小功率切換開(kāi)關(guān)，具體應(yīng)用如圖1所示。
[0004] SH、SL為繼電器通斷控制輸入信號(hào)，邏輯關(guān)系如表1所示，由表1知輸入SH、SL同 時(shí)為高電平時(shí)兩繼電器同時(shí)導(dǎo)通，發(fā)射機(jī)有兩路供電輸入，這是禁止的，故實(shí)際應(yīng)用必須保 證輸入SH、SL不能同時(shí)為高電平。
[0005] 表 1
[0006]
[0007] 由固態(tài)繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)知，固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)路由NM0S管組成，NM0S管導(dǎo)通由內(nèi)部 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)電路狀態(tài)由繼電器的輸入端子SH、SL控制。然而由于NM0S管存在體 二極管，如圖2所示，當(dāng)NM0S管輸出端源級(jí)s電勢(shì)高于輸入端漏極d的電勢(shì)時(shí)，NM0S管通 過(guò)體二極管反向?qū)?，?dāng)發(fā)射機(jī)大功率發(fā)射時(shí)，如圖3所示，固態(tài)繼電器切換開(kāi)關(guān)K1導(dǎo)通、 K2斷開(kāi)，繼電器輸出端電勢(shì)Vho遠(yuǎn)大于小功率開(kāi)關(guān)管輸入電勢(shì)Vli。然而由于提二極管的 存在內(nèi)，會(huì)有電流從Vlo端沿著K2體二極管流回到Vli端，經(jīng)用直流電源代替DC/DC供電 測(cè)試，此時(shí)Vli端電勢(shì)近似與Vho相等，即逆流現(xiàn)象會(huì)使DC/DC模塊的VLI供電強(qiáng)制拉高到 VHI，這對(duì)系統(tǒng)其他用VLI供電的模塊將會(huì)產(chǎn)生不可設(shè)想的后果，故固態(tài)繼電器切換開(kāi)關(guān)的 逆流現(xiàn)象必須重視。
[0008] 除了上述供電回路逆流現(xiàn)象外，固態(tài)繼電器方案還存在以下缺點(diǎn)：
[0009] 1、固態(tài)繼電器內(nèi)部由半導(dǎo)體器件組成，半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安 的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離；
[0010] 2、固態(tài)繼電器對(duì)過(guò)載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼回路對(duì)其進(jìn) 行過(guò)載保護(hù)。固態(tài)繼電器的負(fù)載與溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負(fù)載能力將迅速下降；
[0011] 3、固態(tài)繼電器導(dǎo)通后壓降大，導(dǎo)通后的功率和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的 體積也大，重量也高，成本也高；
[0012] 4、由表1知，控制信號(hào)SH、SL不能同時(shí)為高電平，若SH、SL同時(shí)為高電平，雙路繼 電器開(kāi)關(guān)將同時(shí)導(dǎo)通，對(duì)負(fù)載及輸入端帶來(lái)不可估量的損害，可靠性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種功率切換開(kāi)關(guān) 電路。使用隔離半橋門級(jí)驅(qū)動(dòng)器一ADUM5230加NM0S開(kāi)關(guān)管的設(shè)計(jì)方法，解決了現(xiàn)有功率 切換開(kāi)關(guān)的所有不足之處，并提高了功率切換的可靠性和穩(wěn)定性。
[0014] 在第一方面，本發(fā)明提供了一種功率切換開(kāi)關(guān)電路，該電路包括：邏輯門轉(zhuǎn)換模 塊，第一驅(qū)動(dòng)模塊，第二驅(qū)動(dòng)模塊，第一開(kāi)關(guān)模塊和第二開(kāi)關(guān)模塊；其中：
[0015] 邏輯門轉(zhuǎn)換模塊，用于將輸入的邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二邏 輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)；第一驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)第一邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第一開(kāi)關(guān)信號(hào)和第二開(kāi)關(guān)信號(hào)；第 二驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)第二邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第三開(kāi)關(guān)信號(hào)和第四開(kāi)關(guān)信號(hào)；第一開(kāi)關(guān)模塊在第 一開(kāi)關(guān)信號(hào)和第二開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制下向負(fù)載輸出電壓；或第二開(kāi)關(guān)模塊在第三開(kāi)關(guān)信號(hào)和 第四開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制下向負(fù)載輸出電壓。
[0016] 優(yōu)選地，該功率切換開(kāi)關(guān)電路還包括：電壓隔離模塊和電源模塊，電源模塊，用于 提供第一驅(qū)動(dòng)模塊、第二驅(qū)動(dòng)模塊和邏輯門轉(zhuǎn)換模塊的供電電壓；電壓隔離模塊，用于隔離 第一驅(qū)動(dòng)模塊或第二驅(qū)動(dòng)模塊的輸出電壓與供電電壓。
[0017] 優(yōu)選地，邏輯門轉(zhuǎn)換模塊包括：第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻，第五電 阻、第六電阻、第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管、第一或非門、第二或非門、第三或非門和 第四或非門；其中：
[0018] 第一邏輯控制信號(hào)接入第一電阻的一端，第一電阻的另一端分別與第一或非門的 第二輸入端、第三或非門的第一輸入端和第五電阻的一端相連接，第五電阻的另一端與第 三或非門的輸出端相連接。
[0019] 第二邏輯控制信號(hào)接入第二電阻的一端，第二電阻的另一端分別與第二或非門的 第一輸入端、第四或非門的第二輸入端和第六電阻的一端相連接，第六電阻的另一端與第 四或非門的輸出端相連接。
[0020] 第一或非門的第一輸入端接地，第一或非門的輸出端輸入到第四或非門的第一輸 入端；第二或非門的第二輸入端接地，第二或非門的輸出端輸入到第三或非門的第二輸入 端；第三或非門的輸出端輸出第一邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)；第四或非門的輸出端輸出第二邏輯驅(qū)動(dòng) 信號(hào)。
[0021] 第三電阻和第四電阻的一端與所述供電電壓相連接，第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓 二極管的一端接地，第三電阻的另一端與第一穩(wěn)壓二極管的另一端相連接，第四電阻的另 一端與第二穩(wěn)壓二極管的另一端相連接；第四電阻和第二穩(wěn)壓二極管的連接點(diǎn)與第一或非 門的第二輸入端相連接；第三電阻和第一穩(wěn)壓二極管的連接點(diǎn)與第二或非門的第一輸入端 相連接。
[0022] 優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)模塊包括第一隔離半橋門級(jí)驅(qū)動(dòng)器，第一隔離半橋門級(jí)驅(qū)動(dòng)器 根據(jù)第一邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第一開(kāi)關(guān)信號(hào)和第二開(kāi)關(guān)信號(hào)。第二驅(qū)動(dòng)模塊包括第二隔離半 橋門級(jí)驅(qū)動(dòng)器，第二隔離半橋門級(jí)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)第二邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第三開(kāi)關(guān)信號(hào)和第四 開(kāi)關(guān)信號(hào)。
[0023] 優(yōu)選地，第一開(kāi)關(guān)模塊包括第一M0S管、第二M0S管、第三M0S管和第四M0S管；其 中，第一開(kāi)關(guān)信號(hào)分別接入第一M0S管、第二M0S管、第三M0S管和第四M0S管的柵極，第一 M0S管和第三M0S管的柵極共接，第二M0S管和第四M0S管的柵極共接。
[0024] 第二開(kāi)關(guān)信號(hào)分別接入第一M0S管、第二M0S管、第三M0S管和第四M0S管的源極， 第一M0S管和第二M0S管的源極共接，第三M0S管和第四M0S管的源極共接；高電壓分別接 入第一M0S管和第三M0S管的漏極，第二M0S管和第四M0S管的漏極共接，輸出電壓。
[0025] 優(yōu)選地，第二開(kāi)關(guān)模塊包括第五M0S管、第六M0S管、第七M(jìn)0S管和第八M0S管 (N8);其中，第三開(kāi)關(guān)信號(hào)分別接入第五M0S管、第六M0S管、第七M(jìn)0S管和第八M0S管的柵 極，第五M0S管和第七M(jìn)0S管的柵極共接，第六M0S管和第八M0S管的柵極共接。
[0026] 第四開(kāi)關(guān)信號(hào)分別接入第五M0S管、第六M0S管、第七M(jìn)0S管和第八M0S管的源極， 第五M0S管和第六M0S管的源極共接，第七M(jìn)0S管和第八M0S管的源極共接；低電壓分別接 入第五M0S管和第七M(jìn)0S管的漏極，第六M0S管和第八M0S管的漏極共接，輸出電壓。
[0027] 優(yōu)選地，電壓隔離模塊包括光電親合器，第一開(kāi)關(guān)信號(hào)或者第三開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入到 光電耦合器的第一端口；第二開(kāi)關(guān)信號(hào)或者第四開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入到光電耦合器的第二端口； 供電電壓輸入到光電親合器的第三端口，光電親合器的第四端口接地。
[0028] 在第二方面，本發(fā)明提供了一種聲吶發(fā)射機(jī)，其包含有外部負(fù)載和上述第一方面 所述的功率切換開(kāi)關(guān)電路，功率切換開(kāi)關(guān)電路為外部負(fù)載提供電壓。
[0029] 本發(fā)明消除了NM0S開(kāi)關(guān)管的逆流現(xiàn)象、實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)與強(qiáng)電流的完全隔離、減 輕了系統(tǒng)設(shè)備的總重量、解決了控制信號(hào)出現(xiàn)紊亂時(shí)導(dǎo)致的切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通引起的系統(tǒng) 故障等問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為現(xiàn)有固態(tài)繼電器發(fā)射機(jī)功率切換開(kāi)關(guān)電路示意圖；
[0031] 圖2為現(xiàn)有NM0S管體二極管反向?qū)ㄊ疽鈭D；
[0032] 圖3為現(xiàn)有固態(tài)繼電器發(fā)射機(jī)功率切換開(kāi)關(guān)逆流電路示意圖；
[0033]