能夠產(chǎn)生200A、75V瞬變的SPST雙極性電源開關(guān)(07-100)

　　IC3的另一半和IC4的兩路驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)，其輸入連接至雙穩(wěn)態(tài)輸出，利用并聯(lián)輸出驅(qū)動(dòng)兩個(gè)反向連接的低RDSON MOSFET(IRFB3077)的柵極，兩個(gè)MOSFET的漏極接外部電源，兩個(gè)柵極和兩個(gè)源極分別接在一起。三個(gè)驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)后可有效提高功率MOSFET的開關(guān)速度，因?yàn)槊總€(gè)驅(qū)動(dòng)器可提供4A的峰值電流，并聯(lián)后總電流可以達(dá)到12A，MOSFET源極接電池負(fù)極。

　　MAX5048的輸入邏輯簡(jiǎn)化了邊沿檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，MAX5054的低靜態(tài)電流有助于延長(zhǎng)電池的使用壽命。因此，本設(shè)計(jì)中使用了類似但不相同的IC，分別用于低邊(控制和隔離，IC1、IC2)和高邊 (功率驅(qū)動(dòng)，IC3、IC4)驅(qū)動(dòng)。

　　圖1b給出了電源開關(guān)的等效電路，包括主要的寄生元件。對(duì)于整個(gè)供電電路，開關(guān)能夠承受的連續(xù)功率取決于散熱器。散熱器會(huì)顯著增大寄生輸出電容，本設(shè)計(jì)中沒(méi)有包括散熱器。處理200A脈沖電流時(shí)需要一些補(bǔ)充條件，必須將脈沖寬度限制在8ms以內(nèi)，開關(guān)占空比限制在0.5%以內(nèi)。對(duì)于80A的瞬態(tài)信號(hào)，脈沖時(shí)間不受限制，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(達(dá)到50ms)，但占空比不得超過(guò)3%。

　　室溫下切換一個(gè)未經(jīng)箝位的電感時(shí)，電路能夠吸收的能量是280mJ(單個(gè)脈沖，不重復(fù)出現(xiàn))或200mJ(最大占空比為1%的脈沖)。耦合變壓器設(shè)計(jì)要求小尺寸、低繞線電容：原邊一匝、副邊兩匝，繞制在Fair-Rite 7.5x7.5m的鐵氧體磁珠。變壓器結(jié)構(gòu)決定了開關(guān)負(fù)載和開關(guān)控制電路兩側(cè)的最大壓差。使用普通的漆包線絕緣架構(gòu)時(shí)，可以提供1kV隔離，如果使用聚四氟乙烯或質(zhì)量更好的絕緣材料，則可提供1kV以上的隔離。對(duì)于要求更高隔離電壓的設(shè)計(jì)，還需考慮封裝。

　　T1的鐵氧體磁芯為導(dǎo)體，不能在同一時(shí)刻連接到開關(guān)兩側(cè)，開關(guān)內(nèi)部沒(méi)有閉鎖保護(hù)，操作之前必須檢驗(yàn)鋰電池的狀態(tài)。上電后沒(méi)有電路能夠保證開關(guān)處于確定的狀態(tài) (導(dǎo)通或關(guān)斷)。因此，在接通其它電源之前必須先打開開關(guān)電源。開關(guān)狀態(tài)由最先作用到輸入端的瞬態(tài)決定，在給其它部分供電時(shí)至少使開關(guān)通、斷一次。

　　圖2-圖4中頂部波形為數(shù)字輸入，底部波形是通過(guò)一個(gè)0.25?電阻負(fù)載觀察到的5?s脈沖波形，負(fù)載通過(guò)開關(guān)接50V電源。因?yàn)殡妷翰ㄐ巫饔迷谝粋€(gè)低電感薄膜電阻，可近似表示開關(guān)的電流波形。圖3所示近似200A的脈沖波形給出了過(guò)沖和上升時(shí)間 (60至80ns)，上升時(shí)間受高邊電流通道寄生電感、電容的影響。圖3給出了該脈沖的上升時(shí)間和傳輸延時(shí)，圖4給出了下降時(shí)間和斷開時(shí)的傳輸延時(shí)。 

　　圖2 圖1測(cè)試結(jié)果，(1)控制信號(hào)，(2)在0.25?電阻兩端測(cè)試的5?s脈沖，電源電壓為50V