專利名稱：新型汽車起動機功率電子開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及低壓大電流開關技術領域，具體涉及一種新型汽車起動機功率電 子開關。
背景技術：
長期以來，低壓大電流開關一直被機械式電磁開關所占據(jù)，此類電磁開關采用機 械彈力觸點結構。目前，傳統(tǒng)的汽車起動機由直流電動機、電磁開關、單向離合器三大部分組成，其 中的電磁開關是起動機中的關鍵部件。在傳統(tǒng)模式下所使用的電磁開關由于采用機械彈力 觸點結構，使得在大電流工作情況下易發(fā)生開關觸點拉弧燒蝕、粘連不斷電，導致起動機損 壞，甚至蓄電池損壞的嚴重故障現(xiàn)象。另外，電磁開關本身的壽命極限較短，國家標準汽油 機35000次，柴油機20000次。

實用新型內容為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種使用壽命更長的新型汽車起 動機功率電子開關。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種新型汽車起動機功率電子開關，包括一開關單元，所述開關單元包括一控制 端和兩開關接點，所述開關單元的兩開關接點串聯(lián)在負載電源干路上，該電子開關還包括 一微處理器單元，所述微處理器單元的電源端連接有一穩(wěn)壓電源單元，所述穩(wěn)壓電源單元 用于提供微處理器正常工作電壓；在所述微處理器單元的輸入端連接有一開關控制信號輸 入單元，所述開關控制信號輸入單元用于檢查和傳輸該電子開關的開關信號；在所述微處 理器單元的輸出端連接有一驅動間門單元，所述驅動間門單元的電源端連接有一驅動電源 單元，所述驅動電源單元用于提供驅動間門單元的控制驅動電壓；所述驅動間門單元的輸 出控制端連接在所述開關單元的控制端上。作為本實用新型的進一步改進，在所述微處理器單元上還連接有一工作狀態(tài)指示 單元，所述工作狀態(tài)指示單元用于指示該功率電子開關的工作狀態(tài)。作為本實用新型的進一步改進，在所述微處理器單元上還連接有一定時控制單 元，所述定時控制單元用于控制該功率電子開關的工作時間。作為本實用新型的進一步改進，在所述微處理器單元上還連接有一溫度檢測單 元，所述溫度檢測單元用于檢查該功率電子開關的工作溫度以實現(xiàn)過溫保護。作為本實用新型的進一步改進，在所述微處理器單元上還連接有一欠壓保護單 元，所欠壓保護單元用于檢查驅動電源單元提供的驅動電壓以實現(xiàn)欠壓保護。作為本實用新型的進一步改進，在所述開關單元上還連接有開關器件保護單元。作為本實用新型的進一步改進，所述開關單元由并聯(lián)的四個大功率場效應管構 成，所述四個大功率場效應管的源極都電連接在一起，所述大功率場效應管的漏極都電連接在一起，所述大功率場效應管的柵極都電連接在一起。作為本實用新型的進一步改進，所述開關控制信號輸入單元由兩并聯(lián)的光耦構 成。本實用新型通過微處理器來控制開關單元中電子開關器件的閉合，從而改變了傳 統(tǒng)機械彈力觸點結構，因此，本實用新型的使用壽命更長，控制更加智能方便。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分， 并不構成對本實用新型的不當限定，在附圖中圖1是本實用新型的優(yōu)選結構框圖；圖2是本實用新型的一種具體優(yōu)選結構電路圖。
具體實施方式
下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本實用新型，在此本實用新型的示意 性實施例以及說明用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。如圖1所示，本實用新型公開了一種新型汽車起動機功率電子開關，包括開關單 元1、微處理器單元2、開關控制信號輸入單元3、工作狀態(tài)指示單元4、定時控制單元5、驅動 閘門單元6、工作電源單元7、保護單元8、檢測單元9 ；開關單元1由四個并聯(lián)的功率開關器 件11、12、13、14構成；微處理器單元2包括微處理器及常規(guī)的外圍電路，如12M赫茲的震蕩 電路等；開關控制信號輸入單元3包括開關控制單元32和開關檢測單元31 ；工作電源單元 7包括穩(wěn)壓電源單元71和驅動電源單元72 ；保護單元8包括過溫保護單元83、欠壓保護單 元82、驅動閉鎖單元81、開關器件保護單元85、門極保護單元84 ；檢測單元9包括溫度檢測 單元91和電壓檢測單元92。如圖1所示，本實用新型中的開關單元1包括一控制端和兩開關接點，所述開關單 元的兩開關接點串聯(lián)在負載電源干路上；微處理器單元2的電源端與穩(wěn)壓電源單元71連 接，穩(wěn)壓電源單元71用于提供微處理器正常工作電壓；在微處理器單元2的輸入端與開關 控制信號輸入單元3連接，開關控制信號輸入單元3用于檢查和傳輸該電子開關的開關信 號；微處理器單元2的輸出端與驅動閘門單元6連接，驅動閘門單元6的電源端與驅動電 源單元72連接，驅動電源單元72用于提供驅動間門單元6的控制驅動電壓；驅動間門單 元6的輸出控制端連接在開關單元1的控制端上；工作狀態(tài)指示單元4連接在微處理器單 元2上，該工作狀態(tài)指示單元4用于指示該功率電子開關的工作狀態(tài)；定時控制單元5連接 在微處理器單元2上，定時控制單元5用于控制該功率電子開關的工作時間；溫度檢測單元 91和電壓檢測單元92連接在微處理器單元2上，所述溫度檢測單元91用于檢查該功率電 子開關的工作溫度以實現(xiàn)過溫保護；欠壓保護單元82 —端連接在微處理器上，另一端連接 在開關單元1上，所欠壓保護單元82用于檢查驅動電源單元72提供的驅動電壓以實現(xiàn)欠 壓保護；驅動閉鎖單元81和超溫保護單元83并聯(lián)在欠壓保護單元82兩端；開關器件保護 單元85連接在開關單元1上，用于保護該單元；該開關單元1由并聯(lián)的四個功率開關器件 11、12、13、14構成，所述功率開關器件為大功率場效應管，四個大功率場效應管的源極都電 連接在一起，四個大功率場效應管的漏極都電連接在一起，四個大功率場效應管的柵極都電連接在一起；開關控制信號輸入單元3由兩并聯(lián)的光耦構成。圖2為本實用新型的一種具體優(yōu)選結構電路圖，如圖2所示，本實用新型四個大功 率場效應管M1、M2、M3、M4組成并聯(lián)型大功率電子開關單元，其串接在主電源和負載(直流 電機)之間。主電源經(jīng)2路穩(wěn)壓集成電路Ul、U2，分別輸出兩組電壓Vcc、Vp+;其中Vcc為 單片機微處理器ICl提供穩(wěn)定的工作電壓，Vp+為功率電子開關器件的閘門-柵極控制回 路提供穩(wěn)定的恒流充電電壓，電容C6的充、放電作為功率電子開關器件柵極驅動電源。如圖2所示，當控制端子S、I無輸入開關信號電壓或電流時，經(jīng)光耦隔離器件 PC1/PC2輸入至單片微處理器ICl的4腳開關信號為高電平，則單片微處理器ICl的5腳 輸出低電平使晶體管Q1、M5關斷，同時單片微處理器ICl的3腳輸出高電平使晶體管Q2導 通，閉鎖功率電子開關器件Ml、M2、M3、M4的柵極，不提供功率電子開關器件的柵極驅動電 源，斷開主電源和負載之間開關回路。如圖2所示，當控制端子S、I有輸入開關信號電壓或電流時，輸入至單片微處理 器ICl的4腳開關信號為低電平，則單片微處理器ICl的3腳輸出低電平使晶體管Q2關斷， 預備啟動功率電子開關器件M1、M2、M3、M4的柵極驅動電源，且當檢測到單片微處理器ICl 的6腳輸入的功率電子開關器件的柵極驅動電源電壓Vp+滿足驅動條件時，則單片微處理 器ICl的5腳輸出高電平使晶體管Q1、M5導通，提供功率電子開關器件的柵極驅動電源，接 通主電源和負載之間開關回路。如圖2所示，上電后當檢測到單片微處理器ICl的6腳輸入的功率電子開關器件 的柵極驅動電源電壓Vp+不滿足驅動條件-欠壓或單片微處理器ICl的7腳輸入的溫度采 樣值T不滿足驅動條件-過溫時，即刻關斷功率電子開關器件的柵極驅動電源，斷開主電源 和負載之間開關回路；主電源和負載之間開關回路每次接通后開始計時間，定時150秒后 斷開主電源和負載之間開關回路，需重新啟動再次計時；如圖2所示，單片微處理器ICl的2腳為紅色發(fā)光二極管LED輸出指示，當發(fā)光二 極管不亮時，功率電子開關斷開，即本開關處于不工作狀態(tài)；當發(fā)光二極管常亮時，功率電 子開關接通，即本開關處于工作狀態(tài)；當發(fā)光二極管常亮時，功率電子開關接通，即本開關 處于工作狀態(tài)；當發(fā)光二極管閃爍時，功率電子開關故障，即本開關處于不工作狀態(tài)。以下是圖2結構的相關技術參數(shù)工作電壓范圍9 36V(DC)額定工作電流連續(xù)(12VDC)480A 峰值(12VDC) 2880A最大工作電流彡720A(12VDC)開關耗散功率<60W(12VDC/400A)連續(xù)工作時間150S/每次(視散熱狀況，可定制工作時長)控制端輸入電壓、電流4 20VDC 4 20mA (無方向)欠壓保護7V(DC) OFF超溫保護105°C 士 5 % OFF運行溫度-40°C +85°C存儲溫度-40°C +105°C電路板尺寸:52(ff) X 76 (D) X 30 (H) mm本實用新型功率電子開關的電路設計及結構簡單可靠、性價比高它能夠在車載直
5流電源或寬范圍動態(tài)直流電源下正常工作；完善的智能檢測及保護裝置(超溫關斷、欠壓 閉鎖)；其充足的冗余量使得它具有很高的可靠性。新型功率電子開關器件損耗低、相比電 磁開關在同等負載工作狀態(tài)下具有更長的工作時間和使用壽命極限(大于100萬次)。新 型功率電子開關體積小、溫升低、無需外加散熱器、安裝方便，接線方式等同于機械式電磁 開關。鑒于新型功率電子開關的種種優(yōu)點，它能夠出色的應用在汽車起動機、車載升降機、 車載液壓裝置、大功率電機、低壓防爆系統(tǒng)等需要使用低壓大電流開關的場合。 以上對本實用新型實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體 個例對本實用新型實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫 助理解本實用新型實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型實施 例，在具體實施方式
以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為 對本實用新型的限制。
權利要求一種新型汽車起動機功率電子開關，包括一開關單元，所述開關單元包括一控制端和兩開關接點，所述開關單元的兩開關接點串聯(lián)在負載電源干路上，其特征在于該電子開關還包括一微處理器單元，所述微處理器單元的電源端連接有一穩(wěn)壓電源單元，所述穩(wěn)壓電源單元用于提供微處理器正常工作電壓；在所述微處理器單元的輸入端連接有一開關控制信號輸入單元，所述開關控制信號輸入單元用于檢查和傳輸該電子開關的開關信號；在所述微處理器單元的輸出端連接有一驅動閘門單元，所述驅動閘門單元的電源端連接有一驅動電源單元，所述驅動電源單元用于提供驅動閘門單元的控制驅動電壓；所述驅動閘門單元的輸出控制端連接在所述開關單元的控制端上。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型汽車起動機功率電子開關，其特征在于在所述微處理器單元上還連接有一工作狀態(tài)指示單元，所述工作狀態(tài)指示單元用于指 示該功率電子開關的工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型汽車起動機功率電子開關，其特征在于在所述微處理器單元上還連接有一定時控制單元，所述定時控制單元用于控制該功率 電子開關的工作時間。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型汽車起動機功率電子開關，其特征在于在所述微處理器單元上還連接有一溫度檢測單元，所述溫度檢測單元用于檢查該功率 電子開關的工作溫度以實現(xiàn)過溫保護。
5.根據(jù)權利要求1所述的新型汽車起動機功率電子開關，其特征在于在所述微處理器單元上還連接有一欠壓保護單元，所欠壓保護單元用于檢查驅動電源 單元提供的驅動電壓以實現(xiàn)欠壓保護。
6.根據(jù)權利要求1所述的新型汽車起動機功率電子開關，其特征在于在所述開關單元上還連接有開關器件保護單元。
7.根據(jù)權利要求1所述的新型汽車起動機功率電子開關，其特征在于所述開關單元由并聯(lián)的四個大功率場效應管構成，所述四個大功率場效應管的源極都 電連接在一起，所述大功率場效應管的漏極都電連接在一起，所述大功率場效應管的柵極 都電連接在一起。
8.根據(jù)權利要求1所述的新型汽車起動機功率電子開關，其特征在于所述開關控制信號輸入單元由兩并聯(lián)的光耦構成。
專利摘要本實用新型涉及低壓大電流開關技術領域，具體公開了一種新型汽車起動機功率電子開關，包括開關控制信號輸入單元、微處理器單元、驅動閘門單元、開關單元等，通過微處理器單元控制驅動閘門，進而控制開關單元中的功率開關器件的閉合與斷開，從而改變了傳統(tǒng)機械彈力觸點結構，使得本實用新型的使用壽命更長，控制更加智能方便。因此，本實用新型能夠出色的應用在汽車起動機、車載升降機、車載液壓裝置、大功率電機、低壓防爆系統(tǒng)等需要使用低壓大電流開關的場合。
文檔編號H03K17/785GK201717841SQ20102016149
公開日2011年1月19日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權日2010年4月16日
發(fā)明者黃立明 申請人:領先電子科技發(fā)展有限公司