[发明专利]机载电源开关控制及电流检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种机载电源开关控制及电流检测系统。

背景技术

在机载计算机电源控制和电流检测设计过程中，通常采用继电器、分立式有源功率开关和控制驱动电路、固态功率控制器模块来实现。继电器方案存在机械触点磨损、开关寿命缩短、动作时间长、大电流接通和断开时会出现电弧、可靠性低等缺点。分立式有源功率开关和固态功率控制器模块存在电路复杂、占用板面积大、可靠性降低的缺点。另外，以上三种方案中的电流检测都采用电阻采样并与功率开关直接相连，其一，电阻上消耗的功率大；其二，功率地或电流采样线上存在大的开关噪声时，干扰控制电路和其它应用电路。

发明内容

本发明的目的是提供一种实用的机载电源开关控制及电流检测系统，解决现有技术电路复杂、可靠性低的技术问题。

本发明的技术方案如下：

机载电源开关控制及电流检测系统，包括单片集成功率开关电路、电流检测电路和隔离驱动电路，其中，隔离驱动电路包括光电耦合器和偏置电阻，其特殊之处在于：所述单片集成功率开关电路的控制信号端通过限流电阻(R2)连接至光电耦合器的集电极，电流检测端通过偏置电阻(R3)接地；所述电流检测电路采用霍尔电流传感器，霍尔电流传感器的电流流入端与U1单片集成功率开关电路的输出端相连，霍尔电流传感器的电流流出端接至负载，霍尔电流传感器的滤波端经电容接地。

上述单片集成功率开关电路主要由功率开关、电荷泵驱动电路、输出电压检测、负载电流反馈电路、保护功能电路以及温度保护电路组成。

本发明实现了机载电源的开关(接通/断开)控制和电流隔离检测，并且简化了电路设计、实现小型化、减小电磁干扰、提高可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明以单片集成功率开关为核心，配置外围隔离驱动电路、霍尔电流传感器，实现了机载计算机电源控制和电流隔离检测。

如图1所示，单片集成功率开关外围配置了电流检测电路、隔离驱动电路。电流检测电路由霍尔电流传感IC电路口U2、C1、C2组成。大电流流入U2的1、2端，流出U2的3、4端。霍尔将电流变换为精密的电压信号，向外输出。隔离驱动电路由光电耦合电路、偏置电阻等组成。

单片集成功率开关电路的3脚(vbb)为电源输入端，连接到供电电源输出端子。1、5脚为输出端，短接在一起连接到霍尔电流传感器的1、2管脚。2脚为控制端，通过限流电阻以连接到光电耦合器的集电极。4脚为电流检测端，通过电阻连接到地。

霍尔电流传感器(U2)的输入端1、2管脚为电流流入端，与仍的输出相连。3、4为电流流出端，与负载相连(图中未画出负载5脚为接地端。6脚为滤波端，外接C2进行滤波。7脚为电压信号输出端，该端输出电压与检测的电流呈线性比例关系。8脚为U2的Vcc电源端，由5V电源供电，同时外接滤波电容进行滤波。

可选的一组电路参数和器件型号如下：

R1＝750Ω，R2＝1K，R3＝1K，C1＝0.1UF，C2＝0.1UF，U1：BTS6163D，U2：ACS712E,U3：PS2701。

单片集成功率开关电路内含功率开关(MOSFET)、电荷泵驱动电路、输出电压检测、负载电流诊断反馈、保护功能电路以及温度保护电路。单片集成功率开关可在外部控制信号的驱动下导通，当控制信号为高电平例时，开关导通；当控制信号为低电平(小于1.5V)时，开关截止。外围元件R2连接到U1的2脚，R3连接到U1的4脚，R2另一端连接到U3的集电极，R3另一端连接到地。

由于单片集成功率开关电路集有源开关、控制、驱动、过流短路保护、过压保护、过温保护、电压、电流检测等功能于一体，大大简化了电路设计，节省了板面积，提高了可靠性。

霍尔电流传感器与通常采用的电阻电流检测比较，首先电流检测部分的功耗比电阻采样小88％；第二，由于采用霍尔电流传感的缘故，大电流检测与小信号电路完全隔离，在电流检测输出端可获得与检测电流成比例的低噪声模拟电压信号，大大减小了大电流检测时的噪声干扰、提高了电流检测精度。