一种航天器用放电电路过压保护系统

摘要

本发明提供一种航天器用放电电路过压保护系统，包括分别与放电电路连接的母线电压采样电路、母线过压延时触发电路、信号锁定电路、自主复位电路和执行电路；所述执行电路接收到所述触发器输出的高电平时，切断所述放电电路功率回路和信号控制电路。本发明提供的航天器用放电电路过压保护系统，设备简便、实用性高，克服了现有的放电电路不可自动恢复、过压点设置难和响应速度慢的问题，提高了放电电路的可靠性和安全性。

权利要求

1.一种航天器用放电电路过压保护系统，其特征在于，包括分别与放电电路连接的母线电压采样电路、母线过压延时触发电路、信号锁定电路、延时自主复位电路和执行电路；

所述母线电压采样电路包括采样电阻网络和电压跟随器；所述采样电阻网络将母线电压缩放为原值的十分之一；缩放后的母线电压通过电压跟随器，进入后级电路；

所述母线过压延时触发电路包括触发电路和第一延时电路；将缩放后的母线电压与设定电压阈值进行比较，母线电压大于设定电压阈值，则比较器输出高电平；比较器输出的高电平的持续时间超过设定的延时时间，则向信号锁定电路发送高电平；

所述信号锁定电路包括触发器；所述触发器的置位端接收所述母线过压延时触发电路发送的高电平后，输出端输出高电平；当所述触发器的复位端接收高电平时，输出端重新输出低电平；

所述延时自主复位电路包括复位电路、计数器和第二延时电路；缩放后的母线电压经过第二延时电路的延时后，与母线复位阈值进行比较，若母线电压低于设定值，则比较器向计数器输出高电平，计数器向所述信号锁定电路输出高电平；

所述执行电路接收到所述触发器输出的高电平时，切断所述放电电路功率回路和信号控制电路。

2.如权利要求1所述的航天器用放电电路过压保护系统，其特征在于，所述第一延时电路，该延时电路可以累积母线电压大于设定值的震荡时间，若震荡时间小于设定时间，触发电路的高电平信号被屏蔽。

3.如权利要求1所述的航天器用放电电路过压保护系统，其特征在于，所述延时自主复位电路，母线电压触发过压保护后系统自动复位，在复位五次后，若放电电路母线电压仍过压，放电电路停止供电，需地面人工发送复位指令。

4.如权利要求1所述的航天器用放电电路过压保护系统，其特征在于，所述执行电路包括电磁继电器和两路电平变换电路。

说明书

一种航天器用放电电路过压保护系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电路过压保护领域，特别涉及一种航天器用放电电路过压保护系统。

背景技术

[0002] 航天器用放电调节电路是一种DC/DC变换电路，将蓄电池组的能源经过变换，输出适合航天器需求的电压源，是航天器电源分系统中重要的组成部分。根据航天器能源需求和可靠性设计要求，放电电路一般采用多路调节电路并联输出的工作模式(多路热备份工作模式)。由于空间复杂的电子环境(单粒子打翻控制芯片)或运行多年后放电电路中器件功能退化，某路放电调节电路发生输出过压故障，如不及时切除该故障电路，会导致整条母线输出过压，对航天器后级用电设备造成二次损伤，因此多路放电调节电路并联供电的设计中需要设计过压保护电路。

[0003] 目前航天器放电调节电路的过压保护电路，采用单路输出电压与基准电压直接进行比较的工作方式，此方式存在三个缺点：一是空间复杂的电子环境，存在高能粒子打翻控制芯片，引起放电调节电路母线电压过压震荡，过压保护锁定放电调节电路，该路退出供电不再恢复，需地面人工干预才能恢复正常工作；二是过压点难设置，设置过高会对放电调节电路后级用电单元造成影响，过压点设置过低容易引起过压保护电路的误动作；三是过压保护响应速度慢，使故障电路未进入过压保护状态前，已进入过流或限流工作模式，使放电调节电路的过压保护失效。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种航天器用放电电路过压保护系统，以解决现有的放电调节电路不可自动恢复、过压点设置难和响应速度慢的问题。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种航天器用放电电路过压保护系统，包括分别与放电电路连接的母线电压采样电路、母线过压触发电路、信号锁定电路、延时自主复位电路和执行电路；

[0006] 所述母线电压采样电路包括采样电阻网络和电压跟随器；所述采样电阻网络将母线电压缩放为原值的十分之一；缩放后的母线电压通过电压跟随器，进入后级电路；

[0007] 所述母线过压触发电路包括触发电路和第一延时电路；比较器将缩放后的母线电压与设定电压阈值进行比较，母线电压大于设定电压阈值，则比较器输出高电平；比较器输出的高电平的持续时间超过设定的延时时间，则向信号锁定电路发送高电平；

[0008] 所述信号锁定电路包括触发器；所述触发器的置位端接收所述母线过压触发电路发送的高电平后，输出端输出高电平；当所述触发器的复位端接收高电平时，输出端重新输出低电平；

[0009] 所述延时复位电路包括复位电路、计数器和第二延时电路；缩放后的母线电压经过第二延时电路的延时后，与母线复位阈值进行比较，若母线电压低于设定值，则比较器向计数器输出高电平，计数器向所述信号锁定电路输出高电平；

[0010] 所述执行电路接收到所述触发器输出的高电平时，切断所述放电电路功率回路和信号控制电路。进一步地，所述放电电路为SUPER-BUCK拓扑降压电路。

[0011] 进一步地，所述触发器为CD4013。

[0012] 进一步地，所述延时复位电路，在复位五次后，若放电电路电压仍过压，则放电电路停止供电，需地面人工发送复位指令。

[0013] 进一步地，所述执行电路包括电磁继电器和两路电平变换电路。

[0014] 本发明提供的航天器用放电电路过压保护系统，设备简便、实用性高，克服了现有的放电调节电路不可自动恢复、过压点设置难和响应速度慢的问题，提高了放电电路的可靠性和安全性。

附图说明

[0015] 下面结合附图对发明作进一步说明：

[0016] 图1为本发明实施例中放电功率电路原理框图；

[0017] 图2为本发明实施例中母线电压采样电路；

[0018] 图3为本发明实施例中母线过压触发电路；

[0019] 图4为本发明实施例中信号锁定电路；

[0020] 图5为本发明实施例中延时自主复位电路；

[0021] 图6为本发明实施例中执行电路。

具体实施方式

[0022] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的航天器用放电电路过压保护系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0023] 本发明的放电功率电路原理框图如图1所示，为SUPERBUCK拓扑电路结构，由输入PMOS管、电感1、电感2、电压调整NMOS管、功率二极管、输出电容阵、MEA电路，PWM波发生电路(SG1525)等组成。MEA电路采集处理母线电压，输出电平至PWM波发生电路，SG1525根据输入的电平信号产生PWM波控制NMOS管的通断，将蓄电池组电压变换为航天器需求的电压。

[0024] 图2为本发明的母线电压采样电路，采样电阻网络将母线电压缩小十倍(U1)，缩小后的母线电压U1经过电压跟随器，给后级电路电平信号。

[0025] 图3为本发明的母线过压触发电路,由过压触发电路和延时积分电路组成。放电调节电路输出母线电压范围:Umin～Umax,本发明中母线电压过压阈值设定为Umax电压值的十分之一(Uref1)。母线电压U1与Uref1相比较，如果U1大于Uref1，比较器输出高电平(这里为11V)。如果U1大于Uref1的持续时间大于40ms，比较器输出的高电平给延时积分电路的电容充电(电阻3K、二极管BZ1D、电容1uF和电阻120K组成)，延时积分电路输出高电平至触发信号至信号锁定电路。

[0026] 图4为本发明的信号锁定电路，主要有触发器CD4013组成。系统上电瞬间，复位端R为12V，输出端Q默认输出地电平。触发器CD4013的置位端S接收到高电平后，输出端Q输出高电平并保持常高，只有复位端R接收到高电平后，输出端Q才输出低电平。

[0027] 图5为本发明的延时自主复位电路，由复位电路和计数电路组成。系统上电瞬间，计数器CD4022的复位端RE为12V，计数器CD4022默认Vo0输出高电平。放电调节电路输出母线电压范围:Umin～Umax,本发明中放电电路母线复位电压阈值设定为Umin电压值的十分之一(Uref2)。母线电压U1经过10s延时(电阻300K和电容10uF组成)，母线电压U1与Uref2相比较，如果U1小于Uref2，比较器输出高电平(这里为11V)，计数器CD4022的时钟端CLK接收到一个高电平，计数器CD4022Vo1的输出高电平，Vo0和其它输出端为低电平。计数器CD4022的时钟端CLK每接收到一个高电平，输出高电平向后移一位(Vo0→Vo1→Vo2→Vo3→Vo4→Vo5)，本发明设置了可以复位5次。复位5次后，放电调节电路输出电压仍过压，放电电路停止供电，此时需要地面人工发送复位指令，放电调节电路才能恢复正常供电。

[0028] 图6为本发明的执行电路，由电磁继电器和两路电平变换电路组成，电磁继电器接收到高电平后，常开触点1闭合，常闭触点2断开。触点1闭合后，电阻5.1K上端电压由0V变为5V，5V电平给PWM芯片电路SG1525，使SG1525的11脚和14脚无PWM波输出。触点2断开后，三极管Q1断开，三极管Q2的E脚输出比蓄电池组电压低0.7V电压至PMOS管的G脚，PMOS管关断，切断放电电路功率输入。

[0029] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。