專利名稱：一種適用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開機浪涌電流抑制裝置，特別是涉及一種適用于航天器 電源系統(tǒng)供配電回路開機浪涌電流抑制裝置。
背景技術(shù)：
繼電器作為一種常用的控制器件己至少使用了幾十年，繼電器的觸點有 一個使用壽命的問題。在工業(yè)應(yīng)用中，觸點損壞后可以更換一個新的繼電器 繼續(xù)使用，但在航天應(yīng)用中，比如衛(wèi)星上的零部件，上天后就不可能維修。 航天器上廣泛使用磁保持繼電器對載荷進行開關(guān)機操作，由于載荷電源輸入 回路不可避免使用了電容，在開機瞬間電源對電容充電，充電產(chǎn)生的浪涌電 流會高達幾安至幾十安培，這個浪涌電流峰值往往是設(shè)備正常工作電流的幾 倍至幾百倍。瞬間的浪涌電流會在繼電器觸點間產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致繼電器觸 點粘連或者接觸不良，其結(jié)果就是設(shè)備不能正常開關(guān)機。大的浪涌電流還會 導(dǎo)致衛(wèi)星母線電源出現(xiàn)短時間過載，威脅衛(wèi)星電源系統(tǒng)安全。
按照繼電器的使用要求，其觸點上流過的電流不得超過其額定電流，為 了滿足這個使用要求，第一可以選用額定電流大的繼電器，第二可以減小開 機浪涌電流。衛(wèi)星的重量一般以克為單位計算，選用額定電流大的繼電器會 大大增加設(shè)備重量，而且設(shè)備開機浪涌電流一般都大大超過繼電器觸點額定 電流，只有減小開機浪涌電流才是最經(jīng)濟最有效的辦法。
傳統(tǒng)的消火花電路有使用串電阻電容的裝置和方法，也有在回路中串電 感的方法等，但都不能徹底地將浪涌電流抑制到合理范圍，電感串聯(lián)過大還 會導(dǎo)致電路自激現(xiàn)象發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對航天器供配電系統(tǒng)大量使用磁保持繼電器進行設(shè) 備開關(guān)機，繼電器使用過程中容易出現(xiàn)的觸點燒蝕粘連問題；從而提供一種 適用于航天器上供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置。該裝置使用較少的元 器件，而達到了抑制浪涌電流，防止觸點燒蝕，提高繼電器可靠性，延長繼電器使用壽命的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明提供的適用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置，為連 接于繼電器與用電設(shè)備之間的浪涌電流抑制電路，該開機浪涌電流抑制裝置 包括電阻和電容；其特征在于，還包括串聯(lián)在回路中的第二熔斷器F2和第 一熔斷器Fl及所述的延時熔斷電阻R5;所述的第一熔斷器Fl與該延時熔斷
電阻R5串聯(lián)后與第二熔斷器F2并聯(lián)；
還包括一 N溝道場效應(yīng)管Ql ，所述的N溝道場效應(yīng)管Ql串聯(lián)在第一熔斷 器F1與延時熔斷電阻R5串聯(lián)后，與用電設(shè)備和電源回線之間；
還包括一串聯(lián)在回路中的分壓電路，所述的分壓電路由第一電阻R1、第 二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4組成的形成場效應(yīng)管的柵極控制電壓； 所述的第一電阻Rl和所述的第二電阻R2并聯(lián)，所述的第三電阻R3和所述 的第四電阻R4并聯(lián)，然后兩個并聯(lián)電阻的電路再串聯(lián)；所述的第一電阻R1 和所述的第二電阻R2并聯(lián)后的另一端與所述的第一熔斷器F1與延時熔斷電 阻R5串聯(lián)后與第二熔斷器F2并聯(lián)的電路電連接；
用于開機延時參數(shù)調(diào)整的第一電容C1、第二電容C2串聯(lián)后再與第三電 阻R3和第三電阻R4并聯(lián)，并聯(lián)后的一端接地，另一端與所述的N溝道場效 應(yīng)管Q1串聯(lián)；其中第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2 共同決定延時時間常數(shù)。
在上述的技術(shù)方案中，所述第一電阻Rl和第二電阻R2分別為1MQ /0. 25W。
在上述的技術(shù)方案中，所述第三電阻R3和第四電阻R4分別為470KQ /0.25W。
在上述的技術(shù)方案中，所述第五電阻R5為0.5Q/2W。 在上述的技術(shù)方案中，所述第一電容Cl和所述第二電容C2分別為 0. 33uF/50V。
在上述的技術(shù)方案中，所述第一熔斷器Fl和所述第二熔斷器F2根據(jù)需 要選擇1 8A。
在上述的技術(shù)方案中，所述N溝道場效應(yīng)管選用2N6766、 2N7224或 2N7225。
本發(fā)明適用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置，在Jl閉合瞬間，第一電容C1、第二電容C2上電壓為0，場效應(yīng)管Q1的柵極電壓為O， 場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)；隨著第一電容Cl、第二電容C2充電，場效應(yīng)管 Ql的柵極電壓逐漸升高，場效應(yīng)管開始由截止進入放大狀態(tài)；隨著Cl、 C2 繼續(xù)充電，場效應(yīng)管Ql的柵極電壓逐漸升高，場效應(yīng)管會由放大狀態(tài)進入 飽和導(dǎo)通狀態(tài)；飽和導(dǎo)通后，場效應(yīng)管相當(dāng)于一個幾十毫歐姆的電阻。這個 由截止到飽和導(dǎo)通的過程控制設(shè)備緩慢加電，限制了用電設(shè)備開機的充電電 流，將用電設(shè)備啟動電流限制在一個合理范圍，達到了抑制浪涌電流的目的。 本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明適用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置安裝在繼電 器、用電設(shè)備之間和供電回路間，即可起到抑制開機浪涌電流的作用。因為 該裝置應(yīng)用在航天產(chǎn)品上，所以對裝置的可靠性的要求高，因此本發(fā)明的 裝置中電阻、電容、熔斷器都設(shè)計了冗余備份，當(dāng)?shù)谒碾娮鑂4和第五電 阻R5之一出現(xiàn)斷路；或第一電阻Rl和第二電阻R2之一出現(xiàn)斷路；或第 一電容Cl和第二電容C2之一出現(xiàn)短路和斷路情況時仍能保證設(shè)備正常供 電。
本發(fā)明的巧妙之處還在于合理地利用了場效應(yīng)管的柵極控制特點，場效 應(yīng)管是一種電壓驅(qū)動器件，N溝道場效應(yīng)管柵極電壓為0時，處于截止?fàn)顟B(tài)， 漏電流很小，柵極電壓從OV上升到IOV，場效應(yīng)管會經(jīng)歷從截止到放大再到 飽和導(dǎo)通的過程，飽和導(dǎo)通后，場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻可以小到毫歐級。所以 本發(fā)明通過控制場效應(yīng)管的柵極電壓，讓場效應(yīng)管有一個從截止到放大再到 飽和導(dǎo)通的變化過程，控制這個過程的時間(調(diào)整電容大小)，來達到讓用 電設(shè)備電源緩慢加電的目的，使得開機過程不會出現(xiàn)大的浪涌電流。另外， 場效應(yīng)管體積小，飽和導(dǎo)通電阻小和可靠性高，在不增加設(shè)備太多重量的同 時，還確保了裝置的性能；因此，本發(fā)明非常適合在航天器上供配電系統(tǒng)開 關(guān)機電路中使用，本發(fā)明電路能有效抑制開機浪涌電流，防止繼電器觸點燒 蝕，延長繼電器的使用壽命，可以在航天器供配電系統(tǒng)中推廣使用。


圖1為沒有浪涌電流抑制裝置的開關(guān)機電路，觸點Jl容易燒蝕粘連； 圖2為設(shè)有浪涌電流抑制裝置的開關(guān)機電路，觸點Jl上的浪涌電流受到 抑制，觸點不容易燒蝕粘連；
圖3為本發(fā)明的浪涌電流抑制裝置電路組成示意圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖， 對根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進一步詳細說明。
參考圖3，制作本發(fā)明的一種適用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流 抑制裝置，該開機浪涌電流抑制裝置為連接于繼電器與用電設(shè)備及電源回線 間的直流浪涌電流抑制電路。該發(fā)明的實驗裝置使用民品元器件很容易實 現(xiàn)，其中第一電阻Rl、第二電阻R2分別使用市場上購買的電阻值為1MQ /0.25W的電阻；第三電阻R3、第四電阻R4分別使用市場上購買的電阻值為 470KQ/0. 25W的電阻；第五電阻R5為0. 5 Q/2W的電阻。用于開機延時參數(shù) 調(diào)整的第一電容Cl、第二電容C2分別使用市場上購買的電容參數(shù)分別為 0.33uF/50V的電容。第一熔斷器F1、第二熔斷器F2可以根據(jù)需要選擇l 8A的常規(guī)產(chǎn)品。N溝道場效應(yīng)管可以選用2N6766、 2N7224、 2N7225等的常 規(guī)產(chǎn)品。該開機浪涌電流抑制裝置由串聯(lián)在回路中的第二熔斷器F2和第一 熔斷器Fl及延時熔斷電阻R5，其中第一熔斷器Fl與第五電阻R5串聯(lián)后與 第二熔斷器F2并聯(lián)。一 N溝道場效應(yīng)管Ql，所述的N溝道場效應(yīng)管Ql串聯(lián) 在第一熔斷器F1與延時熔斷電阻R5串聯(lián)后，與用電設(shè)備和電源回線之間。 一串聯(lián)在回路中的分壓電路，所述的分壓電路由第一電阻R1、第二電阻R2、 第三電阻R3及第四電阻R4組成的形成場效應(yīng)管的柵極控制電壓；所述的第 一電阻Rl和所述的第二電阻R2并聯(lián)，所述的第三電阻R3和所述的第四電 阻R4并聯(lián)，然后兩個并聯(lián)電阻的電路再串聯(lián)；所述的第一電阻R1和所述的 第二電阻R2并聯(lián)后的另一端與所述的第一熔斷器Fl與延時熔斷電阻R5串 聯(lián)后與第二熔斷器F2并聯(lián)的電路電連接；
用于開機延時參數(shù)調(diào)整的第一電容C1、第二電容C2串聯(lián)后再與第三電 阻R3和第三電阻R4并聯(lián)，并聯(lián)后的一端接地，另一端與所述的N溝道場效 應(yīng)管Q1串聯(lián)；其中第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2 共同決定延時時間常數(shù)。
將本實施例制作的開機浪涌電流抑制裝置安裝在繼電器、用電設(shè)備、供 電回路間，即可起到抑制開機浪涌電流的作用。
考慮到航天產(chǎn)品對可靠性的要求，電阻、電容、熔斷器都設(shè)計了冗余 備份，當(dāng)?shù)谒碾娮鑂4和第五電阻R5之一出現(xiàn)斷路；或第一電阻R1和第 二電阻R2之一出現(xiàn)斷路；或第一電容Cl和第二電容C2之一出現(xiàn)短路和
6斷路情況時仍能保證設(shè)備正常供電。
本發(fā)明的開機浪涌電流抑制裝置，用于航天器供配電系統(tǒng)中使用磁保持 繼電器，在進行設(shè)備開關(guān)機時，繼電器使用過程中容易出現(xiàn)的觸點燒蝕粘連
問題(如圖1所示)；而安裝了本發(fā)明的開機浪涌電流抑制裝置后即克服了 這一問題(如圖2所示).
本發(fā)明的巧妙之處在于合理地利用了場效應(yīng)管的柵極控制特點，場效應(yīng) 管是一種電壓驅(qū)動器件，N溝道場效應(yīng)管柵極電壓為O時，處于截止?fàn)顟B(tài)， 漏電流很小，柵極電壓從0V上升到10V，場效應(yīng)管會經(jīng)歷從截止到放大再到 飽和導(dǎo)通的過程，飽和導(dǎo)通后，場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻可以小到毫歐級。本發(fā) 明通過控制場效應(yīng)管的柵極電壓，讓場效應(yīng)管有一個從截止到放大再到飽和 導(dǎo)通的變化過程，控制這個過程的時間(調(diào)整電容大小)，來達到讓用電設(shè) 備電源緩慢加電的目的，使得開機過程不會出現(xiàn)大的浪涌電流。場效應(yīng)管體 積小，飽和導(dǎo)通電阻小，可靠性高，因此，本發(fā)明非常適合在航天器上供配 電系統(tǒng)開關(guān)機電路中使用，本發(fā)明電路能有效抑制開機浪涌電流，防止繼電 器觸點燒蝕，延長繼電器的使用壽命，可以在航天器供配電系統(tǒng)中推廣使用。
應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神 和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿毭枋龅谋景l(fā)明做出各種修改和改進。因 此，要求保護的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。
權(quán)利要求
1、適用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置，為連接于繼電器與用電設(shè)備之間的浪涌電流抑制電路，該開機浪涌電流抑制裝置包括電阻和電容；其特征在于，還包括串聯(lián)在回路中的第二熔斷器(F2)和第一熔斷器(F1)及所述的延時熔斷電阻(R5)；所述的第一熔斷器(F1)與該延時熔斷電阻(R5)串聯(lián)后與第二熔斷器(F2)并聯(lián)；還包括一N溝道場效應(yīng)管(Q1)，所述的N溝道場效應(yīng)管(Q1)串聯(lián)在第一熔斷器(F1)與延時熔斷電阻(R5)串聯(lián)后，與用電設(shè)備和電源回線之間；還包括一串聯(lián)在回路中的分壓電路，所述的第一電阻(R1)和所述的第二電阻(R2)并聯(lián)，所述的第三電阻(R3)和所述的第四電阻(R4)并聯(lián)，然后兩個并聯(lián)電阻的電路再串聯(lián)；所述的第一電阻R1和所述的第二電阻(R2)并聯(lián)后的另一端與所述的第一熔斷器(F1)與延時熔斷電阻(R5)串聯(lián)后與第二熔斷器(F2)并聯(lián)的電路電連接；用于開機延時參數(shù)調(diào)整的第一電容(C1)、第二電容(C2)串聯(lián)后再與第三電阻(R3)和第三電阻(R4)并聯(lián)，并聯(lián)后的一端接地，另一端與所述的N溝道場效應(yīng)管(Q1)串聯(lián)。
2、 按權(quán)利要求1所述的用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝 置，其特征在于，所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)分別為1MQ/0.25W。
3、 按權(quán)利要求1所述的用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝 置，其特征在于，所述第三電阻(R3)和第四電阻(R4)分別為470KQ/0. 25W。
4、 按權(quán)利要求1所述的用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝 置，其特征在于，所述第五電阻(R5)為0.5Q/2W。
5、 按權(quán)利要求1所述的用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝 置，其特征在于，所述第一電容(C1)和所述第二電容(C2)分別為0. 33uF/50V。
6、 按權(quán)利要求1所述的用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝 置，其特征在于，所述第一熔斷器(Fl)和所述第一熔斷器(F2)根據(jù)需要 選擇1 8A。
7、 按權(quán)利要求1所述的用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置， 其特征在于，所述N溝道場效應(yīng)管選用2N6766、 2N7224或2N7225。
全文摘要
本發(fā)明涉及的適用于航天器供配電系統(tǒng)的開機浪涌電流抑制裝置，為連接于繼電器與用電設(shè)備之間的浪涌電流抑制電路，該開機浪涌電流抑制裝置，包括串聯(lián)在回路中的第二熔斷器和第一熔斷器及延時熔斷電阻；第一熔斷器與該延時熔斷電阻串聯(lián)后與第二熔斷器并聯(lián)；和一串聯(lián)在回路中的分壓電路；用于開機延時參數(shù)調(diào)整的第一電容、第二電容；第一電容和所述的第二電容串聯(lián)后再與第三電阻和第三電阻并聯(lián)；以及N溝道場效應(yīng)管串聯(lián)在熔斷器、用電設(shè)備和電源回線之間。本發(fā)明適用于航天器供配電系統(tǒng)的開關(guān)機電路，能有效減小開機過程中因電容充電導(dǎo)致的開機浪涌電流，延長繼電器觸點使用壽命。
文檔編號H02H9/02GK101453117SQ20081018027
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者余光華, 周昌義, 孫輝先, 安軍社, 陳曉敏 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心