一种基于微控制器实现的固态功率控制器

摘要

一种基于微控制器实现的固态功率控制器，包括信号隔离电路、隔离电源、微控制器、AD模数转换器、放大器、比较器、驱动电路、检测电阻和功率MOSFET组成。通过比较器、瞬时跳闸参考电压产生瞬时跳闸保护信号。通过检测电阻、放大器、AD模数转换器，线路电流信号形成微控制器内部的数字电流信号。微控制器利用本发明中的方法可以实现对线路电流的热量积累计算，对超过额定电流的过载情况产生反时限跳闸保护信号，驱动供电线路开关及时关断，起到保护线路作用，本发明具有热量记忆功能。本发明可监测负载电流、跳闸状态。

主权项

一种基于微控制器实现的固态功率控制器，其特征包括：信号隔离电路、隔离电源、微控制器、AD模数转换器、放大器、比较器、驱动电路、检测电阻和功率MOSFET；隔离电源接收外部5V供电后产生内部隔离5V、10V电源，为整个控制器供电；外部控制命令经过信号隔离电路产生隔离信号送到微控制器，微控制器根据隔离信号的控制命令控制驱动电路，驱动电路接收到驱动导通命令后驱动功率MOSFET导通，线路电流经过检测电阻至负载，负载得到配电；线路电流在检测电阻上的电流压降经放大器调理放大分别进入比较器与AD模数转换器；负载电流达到短路状态时，调理后的电流信号引起比较器翻转，形成瞬时跳闸信号，微控制器接收此状态后立即关断功率MOSFET；负载电流过载尚未达短路状态时，微控制器接收AD模数转换后的电流信号，微控制器内部的软件跳闸算法进行反时限热量积累运算，得到热量结果，将所述热量结果与设定的参考值比较，当达到保护限值时，微控制器立即输出信号通过驱动电路控制关断功率MOSFET输出；负载电流在额定值及以下，根据控制器命令控制功率MOSFET输出导通或者关断；微控制器根据负载电流值大小、是否处于跳闸状态，指示相应的状态，经过信号隔离电路对外输出；所述软件跳闸算法进行反时限热量积累的运算公式为： V A ( n ) = T T + RC [ I w 2 ( n ) R + RC T V A ( n - 1 ) ] 其中：T为采样时间，R为算法模型中的电阻，C为算法模型中的电容，VA(n)为第n次热量积累值，Iw(n)为第n次采样线路电流。