固态功率控制器(Solid-State Power Controller,SSPC)是由半导体器件组成的开关器件,其具有无机械触点、无电弧、响应速度快、电磁干扰小、工作寿命长、可靠性高等特点。同时,固态功率控制器具有在线测试(Built-In-Test,简称BIT)接口,便于复杂的配电系统数字化管理,提高系统的可靠性,是现代飞机供电系统中重要组成部件之一。本文主要工作内容如下:首先,通过探讨直流固态功率控制器的原理,分析其组成的功能模块和各模块之间的功能关系。研究适合270V直流固态功率控制器电流检测的方法,包括电阻采样检测和霍尔效应检测。通过模拟断路器过流保护特性,建立固态功率控制器过流保护数学模型,并进行计算和仿真,分析额定电流、1.25倍过流、2倍过流、3倍过流时的工作特性表和特性曲线。研究适合270V直流固态功率控制器驱动电路的隔离关键元器件光电耦合器和隔离变压器。研究功率输出电路中关键功率器件:双极型晶体管(BJT)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率场效应管(MOSFET)。其次,设计50A大功率270V直流固态功率控制器电路,包括电源电路、应急控制电路、状态输出电路、单片机主控电路、输出及开关检测电路、隔离驱动电路、短路保护和超压保护电路、电流检测电路、电压检测电路、时序控制电路、总线电路,对各电路的功能及关键器件性能指标进行了分析。详细结构设计,包括分层式结构构建、结构材料选择、成品重量预计。详细热设计,包括以箱体整体散热为模型的温升计算,以及工作环境温度为25℃、55℃、85℃时的热仿真分析。软件设计,包括制定内部电路之间和外部电路之间的信号关系及标识号,及编制详细的通信协议。最后,搭建270V直流固态功率控制器测试平台,按拟订的研究目标中的性能参数指标进行样机测试。参照GJB/Z 299C-2006《电子设备可靠性预计手册》建立数学模型,预计其可靠性指标平均故障间隔时间(MTBF)为22866h。参照GJB1515《固体继电器通用规范》拟定试验项目和进行试验,主要试验项目有温度循环、机械冲击、负载条件试验、老炼、温度循环、耐湿、盐雾、寿命。置信水平为0.95的情况下平均故障间隔时间(MTBF)为28627h,与可靠性预计值相近。通过比较两者数据,为产品的进一步改进和实际应用奠定了基础。本文结合从事的专业,研究直流固态功率控制器原理和关键技术研究,设计了一种50A大功率270V直流固态功率控制器,并完成样机的研制、试验和分析,对固态功率控制器的研究和生产具有一定的参考意义。