一种非触头式高电压、大电流直流模块的制作方法

本发明涉及直流模块技术领域，具体涉及一种非触头式高电压、大电流直流模块。

背景技术：

随着新能源汽车、储能系统、柔性输电、直流输配电和光伏逆变器的快速发展，对高电压、大电流直流开关的需求呈现出爆发式的增长，而现阶段直流开关可分为三种：直流接触器、直流继电器、直流隔离开关，它们的共同特点是：都为机械式触头开关，受限于触头分开和闭合时的飞弧以及触头接触电阻大的限制，难以做到高电压、大电流，因而大大限制了上述领域向高电压、大电流方向的发展，因此电力电子领域急需高电压、大电流的直流模块满足使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种非触头式高电压、大电流直流模块，满足高电压、大电流、高频率、高温度、开关速度快的的要求，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种非触头式高电压、大电流直流模块，包括一路24v电源输入通道和一路0v控制信号通道，所述电源输入通道和限号控制通道共同连接有用于将24v电压转换成15v电压的隔离开关电源，所述隔离开关电源的输出端与光电转换模块的正极相连，所述光电转换模块的负极与控制信号通道相连，所述光电转换模块的输入端输入有控制光信号，所述光电转换模块的输出端连接有电光转换模块和igbt驱动电路，所述电光转换模块与控制信号通道相连，所述电光转换模块的输出端输出有反馈光信号，该直流模块安装于sic材质的基板中，所述基板的内侧安装有测温电路。

其中，所述隔离开关电源包括高频率变压器t、第一二极管d1和电解电容c，所述隔离开关电源的输入端与高频率变压器t相连，所述高频率变压器t的一端与第一二极管d1相连，所述电解电容c1连接于隔离开关电源的输出端线路之间，用于在输入和输出端提供电隔离，保护设备免遭感应在隔离另一端的危险瞬态电压损害。

其中，所述光电转换模块包括第二二极管d2、运算放大器、电阻r1、第一电容c2和第二电容c3，所述控制光信号通过第二电容c3与运算放大器相连，所述第二二极管d2与运算放大器的负极相连，所述第一电容c2和电阻r1还串联于第二二极管d2与第二电容c3之间，第一电容c2用于减小带宽，第二电容c3用于减小电路中的1/f噪声，整体用于将外部的光信号转换成电信号，进而实现光控的方式，增加抗干扰性能。

其中，所述igbt驱动电路包括栅极电阻rg和晶体管pnp，所述栅极电阻rg连接于光电转换模块的输出端和晶体管pnp之间，所述晶体管pnp的两端分别构成发射极和集电极。

其中，所述测温电路采用smdntc系列热敏电阻npc。

其中，该直流模块采用扁平式或导轨式封装形式封装。

综上所述，由于采用了上述技术，本发明的有益效果是：

本发明中，由于整体结构安装在基板上，构成直流的模块，不会因触头开关产生的飞弧，造成触头氧化而增大接触电阻，因为模块内部不产生飞弧，也就无灭弧装置，也不会因触头闭合时，压片间由于压接而产生较大的接触电阻，且体积小，且无机械部分，寿命高。

本发明中，通过igbt驱动电路用于达到驱动功率小和开关速度快的优点，并达到饱和压降低而容量大的优点，可正常工作于几十khz频率范围内，实现高频率、开关速度快的要求。

本发明中，通过第一电容c2用于减小带宽，第二电容c3用于减小电路中的1/f噪声，整体用于将外部的光信号转换成电信号，进而实现光控的方式，增加抗干扰性能，并通过反馈光信号，判断其信号接收情况，达到良好的控制。

本发明中，光电转换模块与电光转换模块构成的回路，在隔离开关电源中高频变压器的作用下，实现物理上的完全隔离，保护控制回路的安全。

本发明中，直流模块采用sic生产制造，耐受温度可达到200℃，能达到很高的电压，内部的电路采用多器件并联方式，能达到很大的电流。

本发明中，直流模块采用扁平式或导轨式封装形式封装，便于根据实际情况选择相应的封装形式，方便使用。

附图说明

图1为本发明一种非触头式高电压、大电流直流模块的原理示意图；

图2为本发明一种非触头式高电压、大电流直流模块的隔离开关电源电路示意图；

图3为本发明一种非触头式高电压、大电流直流模块的光电转换模块电路示意图；

图4为本发明一种非触头式高电压、大电流直流模块的gibt驱动电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了如图1-4所示的一种非触头式高电压、大电流直流模块，包括一路24v电源输入通道和一路0v控制信号通道，所述电源输入通道和限号控制通道共同连接有用于将24v电压转换成15v电压的隔离开关电源，所述隔离开关电源的输出端与光电转换模块的正极相连，所述光电转换模块的负极与控制信号通道相连，所述光电转换模块的输入端输入有控制光信号，所述光电转换模块的输出端连接有电光转换模块和igbt驱动电路，所述电光转换模块与控制信号通道相连，所述电光转换模块的输出端输出有反馈光信号，该直流模块安装于sic材质的基板中，碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，可以有效的达到良好的效果，耐高温使用效果，所述基板的内侧安装有测温电路。

其中，所述隔离开关电源包括高频率变压器t、第一二极管d1和电解电容c，所述隔离开关电源的输入端与高频率变压器t相连，所述高频率变压器t的一端与第一二极管d1相连，所述电解电容c1连接于隔离开关电源的输出端线路之间，用于在输入和输出端提供电隔离，保护设备免遭感应在隔离另一端的危险瞬态电压损害。

其中，所述光电转换模块包括第二二极管d2、运算放大器、电阻r1、第一电容c2和第二电容c3，所述控制光信号通过第二电容c3与运算放大器相连，所述第二二极管d2与运算放大器的负极相连，所述第一电容c2和电阻r1还串联于第二二极管d2与第二电容c3之间，第一电容c2用于减小带宽，第二电容c3用于减小电路中的1/f噪声，整体用于将外部的光信号转换成电信号，进而实现光控的方式，增加抗干扰性能。

其中，所述igbt驱动电路包括栅极电阻rg和晶体管pnp，所述栅极电阻rg连接于光电转换模块的输出端和晶体管pnp之间，所述晶体管pnp的两端分别构成发射极和集电极，用于达到驱动功率小和开关速度快的优点，并达到饱和压降低而容量大的优点，可正常工作于几十khz频率范围内，实现高频率、开关速度快的要求。

其中，所述测温电路采用smdntc系列热敏电阻npc，用于测定基板的温度，进而使得其能有效的运行。

其中，该直流模块采用扁平式或导轨式封装形式封装。

综上所述，由于整体结构安装在基板上，构成直流的模块，不会因触头开关产生的飞弧，造成触头氧化而增大接触电阻，因为模块内部不产生飞弧，也就无灭弧装置，也不会因触头闭合时，压片间由于压接而产生较大的接触电阻，且体积小，且无机械部分，寿命高；通过igbt驱动电路用于达到驱动功率小和开关速度快的优点，并达到饱和压降低而容量大的优点，可正常工作于几十khz频率范围内，实现高频率、开关速度快的要求；通过第一电容c2用于减小带宽，第二电容c3用于减小电路中的1/f噪声，整体用于将外部的光信号转换成电信号，进而实现光控的方式，增加抗干扰性能，并通过反馈光信号，判断其信号接收情况，达到良好的控制；光电转换模块与电光转换模块构成的回路，在隔离开关电源中高频变压器的作用下，实现物理上的完全隔离，保护控制回路的安全；直流模块采用sic生产制造，耐受温度可达到200℃，能达到很高的电压，内部的电路采用多器件并联方式，能达到很大的电流；直流模块采用扁平式或导轨式封装形式封装，便于根据实际情况选择相应的封装形式，方便使用；满足高电压、大电流、高频率、高温度、开关速度快的的要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。