[发明专利]智能高压继电器

说明书

一种集成智能继电器组件，包括壳体和设置在壳体内的电子固态开关以及电连接到电子固态开关的栅极驱动器电路。栅极驱动器电路被配置为以预定栅极电压和预定栅极电流驱动电子固态开关。继电器组件还包括电连接到栅极驱动器电路的保护电路。保护电路被配置成保护电子固态开关免受过电压、短路和过热。继电器组件还包括与电子固态开关集成的通信接口。保护电路、电子固态开关和通信接口中的每一个都设置在壳体内。

技术领域

本公开涉及一种继电器组件中的智能高压固态继电器。

背景技术

如果固态开关模块被用于完全替换接触器，则期望该开关模块包括驱动器电路、保护电路、感测电路、通信电路、故障逻辑和电源。支持开关模块的外部组装功能是非常专用的，并且增加了成本、复杂性和空间。

发明内容

因此，期望整体地开发一种包括驱动器电路、保护电路、感测电路、通信电路和电源的继电器组件，以便通过成本有效地将这些功能集成在一起而使控制不同继电器功能的成本和复杂性以及占用体积最小化。在本公开的一方面中，继电器组件包括壳体和设置在壳体内部的电子固态开关以及电连接到电子固态开关的栅极驱动器电路。栅极驱动器电路被配置为以预定栅极电压和预定栅极电流驱动电子固态开关。继电器组件还包括电连接到栅极驱动器电路的保护电路。保护电路被配置成保护电子固态开关免受过电压、短路、过电流和过热。继电器组件还包括与电子固态开关集成的通信接口（例如，控制器局域网（CAN）总线接口）。保护电路、电子固态开关和通信接口（例如CAN总线接口）中的每一个都设置在壳体内。

继电器组件还可以包括电耦合到电子固态开关的多个传感器。传感器可以被配置为测量继电器组件中的电流、电压和温度。传感器可以包括电流传感器、电压传感器和温度传感器。继电器组件还可以包括集成在智能继电器组件内的用于开关诊断的故障逻辑和反馈。

栅极驱动器电路、保护电路、传感器和CAN中的每一个可以完全设置在壳体内。栅极驱动器电路可以设置在壳体外部，但是非常靠近开关端子，以具有栅极引线到开关模块上的直接压配合配置，从而确保电路中的最小电感。栅极驱动器电路可以包括多个引线。壳体可以具有多个孔。每个孔被定尺寸成以压配合配置接收相应的引线。

保护电路可以包括电连接到电子固态开关的缓冲器电路。缓冲器电路可以完全设置在壳体内部。缓冲器电路包括RC电路和与RC电路并联电连接的瞬态电压抑制器。替代地，缓冲器电路可以包括RC电路。RC电路可以包括电阻器和与电阻器串联电连接的电容器。

继电器组件可以包括插入器，该插入器可以是高温陶瓷或硅。栅极驱动器电路可以设置在插入器上，从而通过过孔或接触引脚与半导体器件的栅极焊盘（gate pad）连接。继电器组件中的封装件可以完全封装电子固态开关。插入器可以支撑栅极驱动器电路。

继电器组件可以包括直接结合的衬底。电子固态开关管芯可以直接设置在直接结合衬底上。可以将呈裸管芯形式的栅极驱动器芯片直接设置在直接结合的衬底上，靠近开关管芯，以使寄生电感最小化。继电器组件还可以包括完全设置在壳体内的电源。电源可以电连接到电子固态开关，并且将帮助固态开关继电器自供电。

本发明还包括以下技术方案：

技术方案1. 一种集成的智能继电器组件，包括：

壳体；

电子固态开关，其设置在所述壳体内部；

栅极驱动器电路，其电连接到所述电子固态开关，其中所述栅极驱动器电路被配置为以预定栅极电压和预定栅极电流驱动所述电子固态开关；

保护电路，其电连接到所述栅极驱动器电路，其中所述保护电路被配置成保护所述电子固态开关免受过电压、短路和热失控；

与所述电子固态开关集成的通信接口；以及

其中，所述保护电路、所述电子固态开关和所述通信接口中的每一个被设置在所述壳体内。