低压系统被动放电电路

专利摘要:
本实用新型涉及用于保护变换器的装置领域，具体为一种低压系统被动放电电路。一种低压系统被动放电电路，包括直流电源(1)，其特征是：还包括储能电容(2)、上拉电阻(31)、下拉电阻(32)、放电电阻(33)、场效应管(4)和动断触点(5)，储能电容(2)的一端、上拉电阻(31)的一端和场效应管(4)的漏极这三个结点通过串联了动断触点(5)的控制母线(6)连接直流电源(1)的正极；储能电容(2)的另一端连接直流电源(1)的负极。本实用新型结构紧凑，降低功耗，配置灵活，安全可靠。
公开号:CN214337794U
申请号:CN202023191513.5U
申请日:2020-12-27
公开日:2021-10-01
发明作者:李辉；林茂锋
申请人:Global Intelligent Power Technology Shanghai Co ltd；
IPC主号:H02M1-32

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及用于保护变换器的装置领域，具体为一种低压系统被动放电电路。
[n0002] 目前，低压系统被动放电电路主要通过并联多个放电电阻进行能量释放。当主电路上电后所有供电电源全都加载在放电电阻上，放电电阻持续以高功耗在运行；当主电路开关断开后DC-Link储能电容能量通过放电电阻释放，控制器侧母线电压迅速下降，确保电源断开后误报继电器粘连的故障。
[n0003] 这种方法可以实现继电器断开后的被动放电的控制需要，但是电池电压直接加载在放电电阻上，在继电器闭合时，放电电阻全电压持续工作，增大了待机功耗及运行过程中的功耗；因功耗较大需要更大封装及更多数量的放电电阻，布局空间较大，同时还伴随着发热等问题。
[n0004] 为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构紧凑、降低功耗、配置灵活、安全可靠的，本实用新型公开了一种低压系统被动放电电路。
[n0005] 本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：
[n0006] 一种低压系统被动放电电路，包括直流电源，其特征是：还包括储能电容、上拉电阻、下拉电阻、放电电阻、场效应管和动断触点，
[n0007] 储能电容的一端、上拉电阻的一端和场效应管的漏极这三个结点互相连接后通过串联了动断触点的控制母线连接直流电源的正极；
[n0008] 储能电容的另一端连接直流电源的负极；
[n0009] 上拉电阻的另一端分别连接场效应管的栅极和下拉电阻的一端，场效应管的源极连接放电电阻的一端；
[n0010] 下拉电阻的另一端和放电电阻的另一端都连接直流电源的负极。
[n0011] 所述的低压系统被动放电电路，其特征是：场效应管选用N沟增强型绝缘栅场效应管。
[n0012] 所述的低压系统被动放电电路的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
[n0013] ① 闭合：当主电路继电器闭合，此时动断触点闭合，由于上拉电阻和下拉电阻的分压作用，场效应管驱动栅极达到阈值开启电压，场效应管的漏极开始有电流流过，同时由于放电电阻的存在，随着流经场效应管漏极电流的增大，场效应管源极电压不断抬高，场效应管栅极和源极之间的电位差不断减少，直至所述电位差达到场效应管栅源开启阈值电压，此时场效应管不饱和导通，直流电源的电压不能完全加载在放电电阻上；
[n0014] ② 断开：当主电路继电器断开，此时动断触点断开，由于储能电容的储能作用，控制母线储能电容端的电位在动断触点断开后将从控制母线直流电源端电位起缓慢下降，场效应管在动断触点断开后的一段时间内仍将工作在放大区，由于放电电阻的消耗，控制母线储能电容端的电位不断下降，储能电容的放电电流不也断减少，直至控制母线储能电容端的电位低至不足以驱动场效应管开启，此时储能电容的被动放电停止。在整个被动放电过程中，被动放电的持续时间以及放电电流都可以通过调节上拉电阻、下拉电阻和放电电阻的阻值来实现，最终停止放电的安全电位也可以通过调节上拉电阻和下拉电阻的阻值来实现。
[n0015] 本实用新型利用场效应管放大区的工作特性，当继电器闭合使动断触点闭合时，直流电源的部分电压分配在了场效应管的漏极和源极之间，只有部分电压消耗在放电电阻上，极大地减少了系统工作时的待机功耗及运行过程中的功率损耗，减少发热，而由于功耗降以及低放电电阻数量减少，也可以节省布局空间。本实用新型在断电后能够完成被动放电的功能需要，而且针对不同的运行场景放电时间可以灵活配置，通过合适的参数调节即可满足控制器断电后母线电压在规定的时间内下降到安全的电压范围，防止误触发整车继电器黏连的故障发生，优化了系统功耗及稳定安全的设计需求。
[n0016] 本实用新型具有如下有益效果：结构紧凑，降低功耗，配置灵活，安全可靠。
[n0017] 图1是本实用新型的电路原理图。
[n0018] 以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。
[n0019] 实施例1
[n0020] 一种低压系统被动放电电路，包括直流电源1、储能电容2、上拉电阻31、下拉电阻32、放电电阻33、场效应管4和动断触点5，如图所示，具体结构是：
[n0021] 储能电容2的一端、上拉电阻31的一端和场效应管4的漏极这三个结点互相连接后通过串联了动断触点5的控制母线6连接直流电源1的正极；
[n0022] 储能电容2的另一端连接直流电源1的负极；
[n0023] 上拉电阻31的另一端分别连接场效应管4的栅极和下拉电阻32的一端，场效应管4的源极连接放电电阻33的一端；
[n0024] 下拉电阻32的另一端和放电电阻33的另一端都连接直流电源1的负极。
[n0025] 本实施例中：场效应管4选用N沟增强型绝缘栅场效应管。
[n0026] 图1中：E是直流电源1，C是储能电容2，R1是上拉电阻31，R2是下拉电阻32，R3是放电电阻33，Q是场效应管4，G、D和S分别是场效应管4的栅极、漏极和源极，K是动断触点5。
[n0027] 本实施例使用时，按如下步骤依次实施：
[n0028] ① 闭合：当主电路继电器闭合，此时动断触点5闭合，由于上拉电阻31和下拉电阻32的分压作用，场效应管4驱动栅极达到阈值开启电压，场效应管4的漏极开始有电流流过，同时由于放电电阻33的存在，随着流经场效应管4漏极电流的增大，场效应管4源极电压不断抬高，场效应管4栅极和源极之间的电位差不断减少，直至所述电位差达到场效应管4栅源开启阈值电压，直流电源1的电压不能完全加载在放电电阻33上；
[n0029] ② 断开：当主电路继电器断开，此时动断触点5断开，由于储能电容2的储能作用，控制母线6储能电容端的电位在动断触点5断开后将从控制母线6直流电源端电位起缓慢下降，场效应管4在动断触点5断开后的一段时间内仍将工作在放大区，由于放电电阻33的消耗，控制母线6储能电容端的电位不断下降，储能电容2的放电电流不也断减少，直至控制母线6储能电容端的电位低至不足以驱动场效应管4开启，此时储能电容2的被动放电停止。在整个被动放电过程中，被动放电的持续时间以及放电电流都可以通过调节上拉电阻31、下拉电阻32和放电电阻33的阻值来实现，最终停止放电的安全电位也可以通过调节上拉电阻31和下拉电阻32的阻值来实现。
[n0030] 本实施例中：取场效应管4栅源开启阈值电压为4V，直流电源1的电动势为12V，上拉电阻31和下拉电阻32这两者的电阻值相等，放电电阻33的电阻值为500Ω，则放电电流I==0.004A=4mA。如需减少放电时间，只要减少放电电阻33的电阻值即可，如放电电阻33的电阻值减少至100Ω，则放电电流I==0.02A=20mA，由于散放的电量相同，因此放电电流增大将使得放电时间缩短；最终停止电压可以通过选型不同阈值电压的场效应管4实现，也可以通过调整上拉电阻31和下拉电阻32这两者的电阻值之比实现，本实施例中当储能电容2的电压降到8V左右时分压的驱动电压正好为4V，无法再驱动场效应管4流过电流，停止放电。

权利要求:
Claims (2)
[0001] 1.一种低压系统被动放电电路，包括直流电源(1)，其特征是：还包括储能电容(2)、上拉电阻(31)、下拉电阻(32)、放电电阻(33)、场效应管(4)和动断触点(5)，
储能电容(2)的一端、上拉电阻(31)的一端和场效应管(4)的漏极这三个结点互相连接后通过串联了动断触点(5)的控制母线(6)连接直流电源(1)的正极；
储能电容(2)的另一端连接直流电源(1)的负极；
上拉电阻(31)的另一端分别连接场效应管(4)的栅极和下拉电阻(32)的一端，场效应管(4)的源极连接放电电阻(33)的一端；
下拉电阻(32)的另一端和放电电阻(33)的另一端都连接直流电源(1)的负极。
[0002] 2.如权利要求1所述的低压系统被动放电电路，其特征是：场效应管(4)选用N沟增强型绝缘栅场效应管。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202023191513.5U|CN214337794U|2020-12-27|2020-12-27|低压系统被动放电电路|CN202023191513.5U| CN214337794U|2020-12-27|2020-12-27|低压系统被动放电电路|