高压大电流光耦隔离固态继电器板

一、 【项目名称】

二、 【开发团队简介】

三、 【项目亮点】

本项目是一款基于光电自取能技术的超高可靠性四通道高压模拟开关板，其核心亮点在于：

1. 革命性的驱动方案：采用VOM1271T光电自取能MOSFET驱动器，无需外部辅助电源，仅凭信号侧LED电流即可驱动隔离侧，极大地简化了系统设计，减少了空间与成本，同时实现了信号与功率侧的彻底电气隔离。

2. 工业级功率性能：通过背对背MOSFET构建的隔离式固态继电器（SSR），轻松实现400V以上耐压、20A以上电流承载、10mΩ以下导通电阻的行业领先指标，性能远超传统机械继电器与光耦-MOSFET组合方案。

3. 超高速与高可靠性切换：开关速度达到微秒(μs)级，并集成半桥驱动与硬件死区控制，从根本上杜绝了通道切换时的“共通”短路风险，确保了系统在苛刻环境下的绝对安全与长寿命。

4. 高集成度系统设计：在仅12cm x 23cm的板卡面积上，高度集成了4个独立的通道选择开关，支持四线制模拟信号的切换，展现了卓越的电路架构与PCB布局功力

四、 【作品简介 】

1. 背景、目的与市场前景：

   • 研究背景：在工业自动化、测试测量及能源系统中，对高压、大电流模拟信号进行高可靠、高速度、长寿命的自动切换存在巨大需求，传统机械继电器和常规固态继电器在速度、寿命及隔离安全性上存在瓶颈。

   • 目的与功能：本作品旨在设计一个集超高耐压、大电流、超快速度、高隔离可靠性和紧凑体积于一体的四通道模拟信号切换解决方案。

   • 市场应用前景：可广泛应用于ATE（自动测试设备） 的信号路由、电池管理系统（BMS） 的均衡检测、光伏逆变器系统监控、工业安全PLC模块以及医疗设备等高精尖领域，市场前景广阔。

2. 应用场景：

   • 自动化测试台(ATE)：快速切换多路传感器信号（如压力、温度、电压）至同一采集卡。

   • 电池包测试系统：循环监测电池组内多个电芯的电压与内阻。

   • 高压电源序列控制：安全地切换不同电压轨的供电路径。

3. 新技术与新方案：

   • 新技术：采用了英飞凌的VOM1271T光电自取能隔离驱动器，此为本案的核心技术革新。

   • 新方案：创新性地将自取能隔离驱动器 + 背对背MOSFET + 半桥死区驱动相结合，构建出高性能的“信道选择开关”，替代了传统的多组件方案。

五、【硬件部分的描述 】实现原理与工作过程：

1. • 实现原理：核心是使用两个VOM1271T驱动背对背MOSFET，形成一个完全隔离的“固态继电器”。STM32G431产生带死区的互补PWM信号，通过半桥驱动芯片增强驱动能力后，控制VOM1271T初级侧的LED。LED发光后，VOM1271T内部电路通过自取能技术激活，并在隔离侧输出栅极驱动电压，从而快速、可靠地导通或关断高压侧的MOSFET，实现信号的连通与断开。

   • 工作过程：

     1. 上位机通过以太网发送指令。

     2. 串口转网络模块将指令传递给STM32G431。

     3. STM32G431解析指令，控制特定通道的开关状态。

     4. MCU输出相应的、带有死区的互补PWM信号至半桥驱动器。

     5. 半桥驱动器放大信号，驱动目标通道的两个VOM1271T。

     6. VOM1271T根据信号，控制其对应的MOSFET半桥，从而安全地接通或断开高压模拟信号通路。