一种高可靠性的多重化电子继电器的制作方法

本技术属于电子继电器领域，具体涉及一种高可靠性的多重化电子继电器。

背景技术：

1、机械结构式继电器，尤其是重载大功率继电器或接触器，在大电流切换过程中，其动作触点或动作机构，通常会因切断电流时产生的电弧引起的电化学反应，从而产生形变、氧化、腐蚀等情况，不仅影响了继电器的使用寿命，也影响工作电路的安全性。

2、电子式继电器则采用晶闸管、mos管、功率bjt等功率半导体器件作为开关执行单元。由于采用的是半导体材料控制电流通断，因而在此过程中无电弧产生，电子继电器通常具有寿命长、对工作电路干扰小的优点。尽管如此，由于功率半导体器件会出现击穿现象，在这种情况下，传统电子继电器的可靠性就难以得到有效保证。发生击穿时，传统电子继电器的击穿点持续发热，同时不能切断负载电流，严重影响了其在实际使用中的安全性与可靠性。

3、与此同时，传统电子继电器不仅存在半导体器件击穿时的可靠性问题，也因半导体器件自身特性，造成电子继电器过流过载能力弱。对于这种情况，传统电子继电器采用限额的做法，即选用较大裕量的半导体器件，而实际标称使用电流较小。这种做法大大限制了传统电子继电器的载流能力，也会造成其尺寸过大。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种高可靠性的多重化电子继电器，解决了上述继电器击穿时的安全性与可靠性问题，以及过流过载能力弱、尺寸过大等问题。

2、本实用新型采用以下技术方案：

3、一种高可靠性的多重化电子继电器，包括电子继电器，电子继电器包括多重化主功率电路、隔离电流采样电路、sepic升压电源、浮地主功率mos管驱动电路以及mcu微控器，

4、外部控制信号连接mcu微控器输入端，mcu微控器分别连接隔离电流采样电路输出端、sepic升压电源输入端、浮地主功率mos管驱动电路输入端；浮地主功率mos管驱动电路输出端与多重化主功率电路连接，浮地主功率mos管驱动电路电源端与sepic升压电源连接；隔离电流采样电路输入端与多重化主功率电路连接。

5、优选的，还包括4个引脚：sgin引脚、vin引脚、vo引脚以及gnd引脚，外部控制信号通过sgin引脚连接mcu微控器输入端；外部蓄电池正极通过vin引脚分别连接多重化主功率电路、sepic升压电源；外部蓄电池负极通过gnd引脚分别连接隔离电流采样电路、sepic升压电源、浮地主功率mos管驱动电路；外部负载的一端通过vo引脚接入隔离电流采样电路，负载的另一端连接外部蓄电池负极。

6、优选的，所述多重化主功率电路包括预设数量mos管、以及与mos管数量相同的保险；各mos管的漏极短接在一起并连接至vin引脚，各mos管的栅极短接在一起，并连接至浮地主功率mos管驱动电路(5)的输出端；各mos管的源极分别一一对应连接至对应保险的一端；各保险的另一端短接在一起并连接至隔离电流采样电路(3)输入端。

7、优选的，所述隔离电流采样电路包括霍尔电流传感器hs1、运算放大器op1、限流电阻ra1、稳压管za1、滤波电容ca1；霍尔电流传感器hs1的输入端作为隔离电流采样电路输入端与多重化主功率电路相连；霍尔电流传感器hs1采样端与vo引脚相连；霍尔电流传感器hs1输出端连接运算放大器op1正极；运算放大器op1负极连接至运算放大器op1输出端，运算放大器op1输出端经限流电阻ra1连接至mcu微控器4管脚；稳压管za1、滤波电容ca1的一端短接并连接至mcu微控器4管脚，稳压管za1、滤波电容ca1的另一端短接并连接至gnd引脚。

8、优选的，所述sepic升压电源包括升压电感ls1、升压电感ls2、升压二极管ds1、升压电容cs1、升压电容cs2，mos管ss1、驱动电阻rs1；升压电感ls1的一端连接至vin引脚，升压电感ls1的另一端分别连接mos管ss1的漏极、升压电容cs1一端；mos管ss1的源极连接gnd引脚，mos管ss1的栅极经驱动电阻rs1连接至mcu微控器2管脚；升压电容cs1的另一端分别与升压电感ls1的一端、升压二极管ds1的阳极相连；升压电感ls1另一端连接gnd引脚；升压二极管ds1的阴极与升压电容cs2的一端相连，并且升压二极管ds1的阴极连接浮地主功率mos管驱动电路电源端。

9、优选的，所述浮地主功率mos管驱动电路包括限流电阻rdr1、限流电阻rdr2、限流电阻rdr3、驱动电阻rdr4、驱动电阻rdr5、稳压管zdr1、稳压管zdr2、mos管sdr1、三极管qdr1；三极管qdr1的基极经限流电阻rdr1连接至mcu微控器3管脚，三极管qdr1的射极连接至gnd引脚，三极管qdr1的集电极经限流电阻rdr2分别连接限流电阻rdr3的一端、稳压管zdr1的阳极、mos管sdr1的栅极；限流电阻rdr1的另一端、稳压管zdr1的阴极、mos管sdr1的源极短接形成公共端，该公共端作为浮地主功率mos管驱动电路电源端与sepic升压电源连接；mos管sdr1的漏极经驱动电阻rdr4分别连接驱动电阻rdr5一端、稳压管zdr2的阴极，电阻rdr5一端、稳压管zdr2的阴极相连的公共端作为浮地主功率mos管驱动电路的输出端与多重化主功率电路相连；驱动电阻rdr5另一端与稳压管zdr2阳极短接，其相连的公共端连接隔离电流采样电路（3）输入端。

10、本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种高可靠性的多重化电子继电器，包括多重化主功率电路、隔离电流采样电路、sepic升压电源、浮地主功率mos管驱动电路、mcu微控器； sepic升压电源及浮地主功率mos管驱动电路，共同实现了对主功率mos管的驱动；采用多重化主功率电路提供了较大容量的通流能力，其中的保险可在mos管击穿时，通过熔断提供击穿保护功能，从而大大提高电子继电器的可靠性；同时，隔离电流采样电路在输出侧采用霍尔元件，精确检测负载电流，可及时对mos管进行过流过载保护，从而提高电子继电器载流能力，降低整体结构尺寸，使电子继电器具有高可靠性及小型化的特点。

技术特征：

1.一种高可靠性的多重化电子继电器，其特征在于，包括电子继电器(1)，电子继电器(1)包括多重化主功率电路（2）、隔离电流采样电路（3）、sepic升压电源（4）、浮地主功率mos管驱动电路（5）以及mcu微控器，

2.根据权利要求1所述一种高可靠性的多重化电子继电器，其特征在于，还包括4个引脚：sgin引脚、vin引脚、vo引脚以及gnd引脚，外部控制信号通过sgin引脚连接mcu微控器输入端；外部蓄电池正极通过vin引脚分别连接多重化主功率电路（2）、sepic升压电源（4）；外部蓄电池负极通过gnd引脚分别连接隔离电流采样电路（3）、sepic升压电源（4）、浮地主功率mos管驱动电路（5）；外部负载的一端通过vo引脚接入隔离电流采样电路，负载的另一端连接外部蓄电池负极。

3.根据权利要求2所述一种高可靠性的多重化电子继电器，其特征在于，所述多重化主功率电路（2）包括预设数量mos管、以及与mos管数量相同的保险；各mos管的漏极短接在一起并连接至vin引脚，各mos管的栅极短接在一起，并连接至浮地主功率mos管驱动电路(5)的输出端；各mos管的源极分别一一对应连接至对应保险的一端；各保险的另一端短接在一起并连接至隔离电流采样电路(3)输入端。

4.根据权利要求2所述一种高可靠性的多重化电子继电器，其特征在于，所述隔离电流采样电路（3）包括霍尔电流传感器hs1、运算放大器op1、限流电阻ra1、稳压管za1、滤波电容ca1；霍尔电流传感器hs1的输入端作为隔离电流采样电路(3)输入端与多重化主功率电路(2)相连；霍尔电流传感器hs1采样端与vo引脚相连；霍尔电流传感器hs1输出端连接运算放大器op1正极；运算放大器op1负极连接至运算放大器op1输出端，运算放大器op1输出端经限流电阻ra1连接至mcu微控器4管脚；稳压管za1、滤波电容ca1的一端短接并连接至mcu微控器4管脚，稳压管za1、滤波电容ca1的另一端短接并连接至gnd引脚。

5.根据权利要求1所述一种高可靠性的多重化电子继电器，其特征在于，所述sepic升压电源（4）包括升压电感ls1、升压电感ls2、升压二极管ds1、升压电容cs1、升压电容cs2，mos管ss1、驱动电阻rs1；升压电感ls1的一端连接至vin引脚，升压电感ls1的另一端分别连接mos管ss1的漏极、升压电容cs1一端；mos管ss1的源极连接gnd引脚，mos管ss1的栅极经驱动电阻rs1连接至mcu微控器2管脚；升压电容cs1的另一端分别与升压电感ls1的一端、升压二极管ds1的阳极相连；升压电感ls1另一端连接gnd引脚；升压二极管ds1的阴极与升压电容cs2的一端相连，并且升压二极管ds1的阴极连接浮地主功率mos管驱动电路(5)电源端。

6.根据权利要求1所述一种高可靠性的多重化电子继电器，其特征在于，所述浮地主功率mos管驱动电路（5）包括限流电阻rdr1、限流电阻rdr2、限流电阻rdr3、驱动电阻rdr4、驱动电阻rdr5、稳压管zdr1、稳压管zdr2、mos管sdr1、三极管qdr1；三极管qdr1的基极经限流电阻rdr1连接至mcu微控器3管脚，三极管qdr1的射极连接至gnd引脚，三极管qdr1的集电极经限流电阻rdr2分别连接限流电阻rdr3的一端、稳压管zdr1的阳极、mos管sdr1的栅极；限流电阻rdr1的另一端、稳压管zdr1的阴极、mos管sdr1的源极短接形成公共端，该公共端作为浮地主功率mos管驱动电路(5)电源端与sepic升压电源(4)连接；mos管sdr1的漏极经驱动电阻rdr4分别连接驱动电阻rdr5一端、稳压管zdr2的阴极，电阻rdr5一端、稳压管zdr2的阴极相连的公共端作为浮地主功率mos管驱动电路(5)的输出端与多重化主功率电路(2)相连；驱动电阻rdr5另一端与稳压管zdr2阳极短接，其相连的公共端连接隔离电流采样电路（3）输入端。

技术总结
本技术提供了一种高可靠性的多重化电子继电器，包括多重化主功率电路、隔离电流采样电路、SEPIC升压电源、浮地主功率MOS管驱动电路、MCU微控器；SEPIC升压电源及浮地主功率MOS管驱动电路，共同实现了对主功率MOS管的驱动；采用多重化主功率电路提供了较大容量的通流能力，其中的保险可在MOS管击穿时，通过熔断提供击穿保护功能，从而大大提高电子继电器的可靠性；同时，隔离电流采样电路在输出侧采用霍尔元件，精确检测负载电流，可及时对MOS管进行过流过载保护，从而提高电子继电器载流能力，降低整体结构尺寸，使电子继电器具有高可靠性及小型化的特点。

技术研发人员：赵洪飞,张栋彬
受保护的技术使用者：南京雁展科技有限公司
技术研发日：20230711
技术公布日：2024/4/29