[实用新型]一种降低功率器件发热量的电子电路及大电流装置

说明书

技术领域

 本实用新型属于电力电子设备技术领域，具体地说，是涉及一种用于降低功率器件发热量的电子线路设计以及采用所述电子电路设计的大电流装置。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，功率器件被广泛地应用在具有大电流回路的电器产品中。功率器件，也称功率半导体器件，是一种输出功率比较大的电子元器件，用于进行功率处理，具有处理高电压、大电流的能力，例如晶闸管、MOSFET、IGBT等。

功率半导体器件在大多数情况下被作为开关使用，用于控制电流回路导通或者关断。随着功率半导体器件向高功率密度方向的发展，导致器件单位体积内的热量迅速增加。在大功率高频应用的设备中，功率半导体器件的功耗会转变为热量，使功率器件的管芯发热、结温升高，如果不及时、有效地将此热量释放出去，会影响到器件的工作性能，从而降低系统工作的可靠性，甚至导致整个系统的损坏。因此，在使用功率器件设计的大功率电器产品中，需要针对功率器件专门设计散热装置，以将功率器件产生的热量有效地散发出去，以获得高可靠性。

目前，解决功率器件散热问题最常用的方法是将功率器件安装在散热器上，通过散热板将热量辐射到周围的空气中，通过自然对流来散发热量。这种散热方式，由于需要在电器产品中增设散热装置，因此会导致产品的整体体积增大，且散热系统的结构设计相对复杂。

发明内容

本实用新型为了解决功率器件发热量大的问题，提出了一种可以有效降低功率器件发热量的电子电路，以减少功率器件的故障率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种降低功率器件发热量的电子电路，包括电源、连接所述电源的电流传输回路以及控制器；在所述电流传输回路中连接有功率器件，在所述功率器件的开关通路的两端并联有继电器的活动触点，所述控制器输出开关控制信号传输至继电器线圈的供电回路中，控制继电器的活动触点通断。

进一步的，所述功率器件的开关通路串联在电流传输回路中连接电源正极的供电线路中，或者连接电源负极的供电线路中。

为了对所述继电器的通断状态进行合理的控制，在所述电流传输回路中还连接有电流采样电路，采集电流传输回路中的电流大小并传输至所述的控制器，所述控制器在检测到回路中的电流较小时，控制继电器的活动触点断开，电流通过功率器件传输；而当控制器检测到回路中的电流较大时，输出开关控制信号控制继电器的活动触点闭合，使电流可以通过功率器件和继电器的活动触点分流传输，以降低功率器件的发热量。

当所述电流传输回路为连接在电源与用电负载之间的供电电流回路时，所述功率器件可以采用单颗MOS管或者单颗IGBT模块连接在供电电流回路中，对供电电流回路进行通断控制。当选用单颗MOS管作为功率器件时，将所述继电器的活动触点并联在MOS管的源极与漏极之间；当选用单颗IGBT模块作为功率器件时，将所述继电器的活动触点并联在IGBT模块的集电极与发射极之间。

当所述电源为通过太阳能电池板输出的供电电源，所述电流传输回路为连接在太阳能电池板与蓄电池之间的充电电流回路时，为了避免蓄电池输出的电流反向回充至太阳能电池板，所述功率器件优选采用两颗同型号的MOS管反向串联在所述的充电电流回路中，将所述继电器的活动触点并联在两颗MOS管反向串联后形成的串联支路的两端。

进一步的，所述的两颗MOS管均为内置有寄生二极管的N沟道MOS管，将两颗MOS管的源极连接在一起，其中一颗MOS管的漏极连接太阳能电池板的正极或者负极，另外一颗MOS管的漏极连接蓄电池的正极或者负极，所述继电器的活动触点并联在两颗MOS管的漏极之间。

当然，当所述电源为通过太阳能电池板输出的供电电源，所述电流传输回路为连接在太阳能电池板与蓄电池之间的充电电流回路时，所述的功率器件也可以采用两颗同型号的IGBT模块反向串联在所述的充电电流回路中，此时，可以将所述继电器的活动触点并联在两颗IGBT模块反向串联后形成的串联支路的两端。

进一步的，将所述两颗IGBT模块的集电极连接在一起，其中一颗IGBT模块的发射极连接太阳能电池板的正极或者负极，另外一颗IGBT模块的发射极连接蓄电池的正极或者负极，所述继电器的活动触点并联在两颗IGBT模块的发射极之间。