本發(fā)明屬于航天器安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種航天器用母線欠壓保護(hù)可控恢復(fù)電路。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)研制的航天器有效載荷越來(lái)越多，功率越來(lái)越大，但當(dāng)航天器在軌出現(xiàn)能源故障導(dǎo)致母線電壓逐漸下降時(shí)，用電策略要求有效載荷的用電設(shè)備在母線電壓掉到安全電壓范圍以下的某一預(yù)設(shè)值時(shí)應(yīng)自動(dòng)關(guān)機(jī)，為遙控遙測(cè)、姿軌控等平臺(tái)設(shè)備保留足夠的能源以應(yīng)對(duì)故障排除工作。當(dāng)故障排除后，母線恢復(fù)正常，用電設(shè)備不能自啟動(dòng)開(kāi)機(jī)，需要由遙控指令逐步開(kāi)機(jī)達(dá)到正常。

有的航天器有效載荷用電設(shè)備具備遙控開(kāi)關(guān)機(jī)和欠壓保護(hù)功能，但往往這兩項(xiàng)功能是相互獨(dú)立運(yùn)作的，沒(méi)有關(guān)聯(lián)。當(dāng)母線電壓掉電時(shí)，在安全電壓范圍內(nèi)，可發(fā)遙控指令通過(guò)開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路關(guān)掉用電設(shè)備；但掉出安全電壓范圍，到達(dá)欠壓保護(hù)下限值后，欠壓保護(hù)電路將母線關(guān)斷，此時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路可能還處于“開(kāi)機(jī)”態(tài)，但已不能響應(yīng)遙控指令。當(dāng)母線逐漸恢復(fù)正常時(shí)，欠壓保護(hù)電路退出工作，用電設(shè)備就會(huì)自啟開(kāi)機(jī)，這與用電策略不符，需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種航天器用母線欠壓保護(hù)可控恢復(fù)電路，母線掉電用電設(shè)備關(guān)機(jī)，母線恢復(fù)正常后，用電設(shè)備不能自啟動(dòng)開(kāi)機(jī)，必須由指令控制才能開(kāi)機(jī)，保證了用電設(shè)備的安全。

具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的母線欠壓保護(hù)可控恢復(fù)電路由開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路、欠壓保護(hù)電路和浪涌抑制電路組成；開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路、欠壓保護(hù)電路的輸出信號(hào)接入浪涌抑制電路，浪涌抑制電路接入母線Vin，控制母線與用電設(shè)備之間的通斷。

欠壓保護(hù)電路采用接成正反饋的運(yùn)算放大器N1A對(duì)欠壓保護(hù)比較基準(zhǔn)V1和母線電壓采樣值V2進(jìn)行比較，運(yùn)算放大器N1A將比較結(jié)果通過(guò)反接的隔離二極管D5接入浪涌抑制電路，控制浪涌抑制電路的通斷；輸出電平V3經(jīng)分壓后作為開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路的關(guān)機(jī)比較基準(zhǔn)V4；欠壓保護(hù)比較基準(zhǔn)V1經(jīng)分壓后作為開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路的開(kāi)機(jī)比較基準(zhǔn)V5。

開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路采用接成正反饋的運(yùn)算放大器N1B，運(yùn)算放大器N1B的反相端除了接開(kāi)機(jī)比較基準(zhǔn)V5還進(jìn)一步連接開(kāi)機(jī)使能端，正相端除了接關(guān)機(jī)比較基準(zhǔn)V4還進(jìn)一步連接關(guān)機(jī)使能端；運(yùn)算放大器N1B將V4與V5的比較結(jié)果通過(guò)反接的隔離二極管D4也接入浪涌抑制電路，控制母線的通斷；

浪涌抑制電路采用MOSFET管VM1實(shí)現(xiàn)浪涌抑制，且MOSFET管VM1的中柵極耦接開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路和欠壓保護(hù)電路中的隔離二極管D4和D5，僅當(dāng)隔離二極管D4和D5同時(shí)反偏時(shí)，MOSFET管VM1處于導(dǎo)通狀態(tài)，母線電壓施加于用電設(shè)備。浪涌抑制電路的作用一是接收開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路、欠壓保護(hù)電路產(chǎn)生的信號(hào)控制母線的通斷，作用二是當(dāng)母線接通后，對(duì)后級(jí)電路產(chǎn)生的浪涌電流進(jìn)行抑制。

開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路、欠壓保護(hù)電路對(duì)母線通斷的控制可實(shí)現(xiàn)互鎖，作用為：

a.在母線正常工況下，欠壓保護(hù)電路不動(dòng)作，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路接受外部開(kāi)關(guān)機(jī)指令可控制母線的通斷；

b.在母線電壓降低到欠壓設(shè)定值以下時(shí)，欠壓保護(hù)電路動(dòng)作使母線關(guān)斷，此時(shí)外部再發(fā)開(kāi)機(jī)控制指令，母線也不會(huì)導(dǎo)通；

c.當(dāng)母線電壓由低逐漸升高至正常范圍時(shí)，欠壓保護(hù)電路退出保護(hù)狀態(tài)，但外部不發(fā)開(kāi)機(jī)指令，母線依舊處于關(guān)斷狀態(tài)，只有外部發(fā)開(kāi)機(jī)指令，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路才能使母線導(dǎo)通。

上述各電路模塊的一種具體實(shí)現(xiàn)方式為：

浪涌抑制電路由電阻R1、R2、R3、充電電容C1及MOSFET管VM1組成；分壓電阻R1和R3串聯(lián)接入母線Vin的正線Vin+及回線Vin-，分壓得到電壓V7，充電電容C2與電阻R3并聯(lián)，MOSFET管VM1的柵極通過(guò)電阻R2接入分壓點(diǎn)V7；MOSFET管VM1的源極接母線的回線Vin-，VM1的漏極接用電設(shè)備回線。

開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路中運(yùn)算放大器N1B的輸出端通過(guò)電阻R15和反向連接的隔離二極管D4接入浪涌抑制電路；電阻R15小于浪涌抑制電路中電阻R3的1/10。

欠壓保護(hù)電路由電阻器、電容器、二極管及運(yùn)算放大器組成；運(yùn)算放大器N1A的反相端通過(guò)反向連接的電壓基準(zhǔn)二極管Z2接母線的回線Vin-，獲得欠壓保護(hù)比較基準(zhǔn)V1，電壓基準(zhǔn)二極管Z2的陰極通過(guò)電阻R7接運(yùn)算放大器N1A的供電端；運(yùn)算放大器N1A的同相端接分壓電阻R5、R6的分壓點(diǎn)，獲得母線電壓采樣值V2；運(yùn)算放大器N1A的輸出端一方面通過(guò)電阻R13和二極管D2反饋到自身的同相端，另一方面通過(guò)電阻R10、R11和R12的分壓，從R11和R12的連接處引出關(guān)機(jī)比較基準(zhǔn)V4，提供給開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路，再一方面通過(guò)反向連接的隔離二極管D5接入浪涌抑制電路；

同時(shí)運(yùn)算放大器N1A的反相端進(jìn)一步通過(guò)分壓電阻R8和R9接母線的回線Vin-，電阻R8和R9的分壓點(diǎn)作為開(kāi)機(jī)比較基準(zhǔn)V5提供給開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路。

所述欠壓保護(hù)電路中運(yùn)算放大器的供電端，一方面通過(guò)穩(wěn)壓二極管Z1接母線的回線Vin-，另一方面通過(guò)限流電阻R4接母線的正線Vin+。所述欠壓保護(hù)電路進(jìn)一步包括為穩(wěn)壓二極管Z1進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)臑V波電容C3和二極管D1；二極管D1接在穩(wěn)壓二極管Z1與母線回線Vin-之間，濾波電容C3并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管Z1和二極管D1組成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)兩端。

該電路的工作原理如下：

工作原理如下：

a.初始狀態(tài)：母線電壓Vin在正常工作范圍，欠壓保護(hù)電路運(yùn)算放大器N1A同相端的母線采樣電壓V2大于反相端的設(shè)定電壓V1，運(yùn)算放大器N1A的輸出端電壓V3是高電平(V3＞V7)，隔離二極管D5反偏；同時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路的運(yùn)算放大器N1B同相端的母線采樣電壓V4大于反相端的設(shè)定電壓V5，運(yùn)算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平(V6＞V7)，隔離二極管D4反偏，同時(shí)V6通過(guò)電阻R14和二極管D3反饋到運(yùn)算放大器N1B的同相端，使V4電壓抬升，起到自鎖的作用；D4和D5均反偏，浪涌抑制電路的V7大于MOSFET管柵極的閾值電壓，MOSFET管處于導(dǎo)通狀態(tài)；此時(shí)如果發(fā)遙控關(guān)機(jī)指令，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路關(guān)機(jī)使能端被遙控指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)置低，使V4＜V5，則運(yùn)算放大器N1B的輸出端電壓V6是低電平，N1B的正相端解鎖，同時(shí)隔離二極管D4導(dǎo)通，將浪涌抑制電路MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過(guò)D4、R15置低，由于R15小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止?fàn)顟B(tài)，母線關(guān)斷；

b.欠壓狀態(tài)：母線電壓Vin逐漸降低到欠壓保護(hù)下限值后，欠壓保護(hù)電路運(yùn)算放大器N1A同相端的母線采樣電壓V2小于反相端的設(shè)定電壓V1，運(yùn)算放大器N1A的輸出端電壓V3為低電平，隔離二極管D5導(dǎo)通，將浪涌抑制電路MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過(guò)D5、R10置低，由于R10小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止?fàn)顟B(tài)；同時(shí)由于V3置低，與之連接的開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路的運(yùn)算放大器N1B同相端電壓V4也通過(guò)R11、R10置低，V4電壓下降，小于運(yùn)算放大器N1B反相端電壓V5，N1B的輸出端電壓V6為低電平，通過(guò)正反饋R14和D3，N1B同相端電壓解鎖，同時(shí)D4導(dǎo)通，與欠壓保護(hù)電路的D5作用一樣，共同將浪涌抑制電路MOSFET管關(guān)斷；此時(shí)發(fā)遙控開(kāi)機(jī)指令，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路開(kāi)機(jī)使能端被遙控指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)置低，使V5＜V4，則運(yùn)算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平，D4反偏，但欠壓保護(hù)電路的D6依然處于導(dǎo)通狀態(tài)，浪涌抑制電路MOSFET管被關(guān)斷；

c.母線恢復(fù)狀態(tài)：母線電壓Vin逐漸升高超過(guò)欠壓保護(hù)上限值后，欠壓保護(hù)電路運(yùn)算放大器同相端的母線采樣電壓V2大于反相端的設(shè)定電壓V1，運(yùn)算放大器N1A輸出高電平，使V3＞V7，隔離二極管D5反偏，同時(shí)通過(guò)R13、D2反饋到N1A同相端，使V2電壓抬升，起到欠壓保護(hù)窗口比較器的作用(下次母線電壓Vin需降低到欠壓保護(hù)下限值后，運(yùn)算放大器N1A才能輸出低電平)；V3還通過(guò)R11和R12的分壓向開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路的運(yùn)算放大器N1B同相端設(shè)置電壓V4，但V4小于反相端的設(shè)定電壓V5，運(yùn)算放大器N1B的輸出端電壓V6是低電平，D4導(dǎo)通，浪涌抑制電路MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過(guò)D4、R15被置低，由于R15小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止?fàn)顟B(tài)，母線不通；此時(shí)發(fā)遙控開(kāi)機(jī)指令，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路開(kāi)機(jī)使能端被遙控指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)置低，使V5＜V4，則運(yùn)算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平，隔離二極管D4反偏，同時(shí)V6通過(guò)R14和D3反饋到同相端，使V4電壓抬升大于V5，起到自鎖作用；由于D4和D5均反偏，浪涌抑制電路的V7大于MOSFET管柵極的閾值電壓，MOSFET管處于導(dǎo)通狀態(tài)，母線電壓施加于用電設(shè)備。

有益效果：

本發(fā)明設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路、欠壓保護(hù)電路對(duì)母線通斷的控制可實(shí)現(xiàn)互鎖，除了具有一般欠壓保護(hù)的功能，還在母線電壓由低逐漸升高至正常范圍時(shí)，欠壓保護(hù)電路退出保護(hù)狀態(tài)的狀態(tài)下，只要外部不發(fā)開(kāi)機(jī)指令，母線依舊處于關(guān)斷狀態(tài)，只有外部發(fā)開(kāi)機(jī)指令，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路才能使母線導(dǎo)通，從而滿足用電策略，在實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)的基礎(chǔ)上，保證用電設(shè)備的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的母線欠壓保護(hù)可控恢復(fù)電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種母線欠壓保護(hù)可控恢復(fù)電路，由開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路1、欠壓保護(hù)電路2和浪涌抑制電路3組成。

如圖1所示，本發(fā)明的浪涌抑制電路3由電阻R1、R2、R3、電容C1及MOSFET管VM1組成。分壓電阻R1、R3串聯(lián)接入母線Vin的正線端Vin+及回線端Vin-，分壓得到電壓V7，充電電容C2與電阻R3并聯(lián)，柵極電阻R2由V7接入MOSFET管VM1的柵極，MOSFET管VM1的源極接母線的回線Vin-，VM1的漏極接用電設(shè)備回線。當(dāng)隔離二極管D4和D5導(dǎo)通時(shí)，V7被置低，VM1關(guān)斷；當(dāng)D4和D5反偏時(shí)，母線通過(guò)R2向C1充電，V7逐漸升高，VM1處于由截止向飽和導(dǎo)通的發(fā)展，在此過(guò)程中，對(duì)用電設(shè)備的輸入浪涌電流進(jìn)行有效控制。V7上升到Vin×R3/(R1+R3)時(shí)停止，V7一般取8V。

如圖1所示，本發(fā)明的欠壓保護(hù)電路2由電阻器、電容器、二極管及運(yùn)算放大器(為減小體積，本發(fā)明選用雙運(yùn)算放大器，欠壓保護(hù)電路2用其中的一個(gè))組成。運(yùn)算放大器N1A的反相端通過(guò)反向連接的電壓基準(zhǔn)二極管Z2接母線的回線Vin-，獲得欠壓保護(hù)比較基準(zhǔn)V1，電壓基準(zhǔn)二極管Z2的陰極通過(guò)電阻R7接運(yùn)算放大器N1A的供電端；運(yùn)算放大器N1A的同相端接分壓電阻R5、R6的分壓點(diǎn)，獲得母線電壓采樣值V2；運(yùn)算放大器N1A的輸出端一方面通過(guò)電阻R13和二極管D2反饋到自身的同相端，另一方面通過(guò)電阻R10、R11和R12的分壓，從R11和R12的連接處引出關(guān)機(jī)比較基準(zhǔn)V4，提供給開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路1，再一方面通過(guò)反向連接的隔離二極管D5接入浪涌抑制電路3。同時(shí)運(yùn)算放大器N1A的反相端進(jìn)一步通過(guò)分壓電阻R8和R9接母線的回線Vin-，電阻R8和R9的分壓點(diǎn)作為開(kāi)機(jī)比較基準(zhǔn)V5提供給開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路。所述欠壓保護(hù)電路2中運(yùn)算放大器的供電端，一方面通過(guò)穩(wěn)壓二極管Z1接母線的回線Vin-，另一方面通過(guò)限流電阻R4接母線的正線Vin+。

當(dāng)母線電壓逐漸上升擊穿穩(wěn)壓二極管Z1(12V)時(shí)，運(yùn)算放大器N1的工作Vcc穩(wěn)定在Z1的穩(wěn)壓值上。R4是Z1的限流電阻；二極管D1接在穩(wěn)壓二極管Z1與母線回線Vin-之間，D1作用是為Z1進(jìn)行溫度補(bǔ)償；C3是濾波電容，濾波電容C3并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管Z1和二極管D1組成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)兩端。

電壓基準(zhǔn)二極管Z2為N1A的反相端設(shè)置電壓V1作為欠壓保護(hù)的比較基準(zhǔn)，同時(shí)通過(guò)R8與R9的分壓，為開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路1的N1B的反相端設(shè)置電壓V5作為開(kāi)機(jī)比較基準(zhǔn)，設(shè)置時(shí)應(yīng)使V5＝(1/2)V1。母線通過(guò)采樣電阻R5、R6分壓得到V2接入N1A的同相端，若母線電壓上升超過(guò)欠壓保護(hù)的上限值后，V2＞V1，N1A輸出高電平V3(接近于Vcc)，D5反偏，同時(shí)通過(guò)R13、D2反饋到N1A同相端，使V2電壓抬升，起到欠壓保護(hù)窗口比較器的作用(下次母線電壓Vin需降低到欠壓保護(hù)下限值后，運(yùn)算放大器N1A才能輸出低電平)。V3還通過(guò)R10與R11的分壓，為開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路1的N1B的同相端設(shè)置電壓V4作為關(guān)機(jī)比較基準(zhǔn)，設(shè)置時(shí)應(yīng)使V4＜V5，N1B輸出低電平V6(接近于0)，D4導(dǎo)通。

如圖1所示，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路1由電阻器、電容器、二極管、運(yùn)算放大器和開(kāi)機(jī)使能端及關(guān)機(jī)使能端組成。在未接受遙控開(kāi)關(guān)機(jī)指令前，V4＜V5，N1B輸出低電平，D4是導(dǎo)通的，浪涌抑制電路3中的VM1處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)發(fā)遙控開(kāi)機(jī)指令，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路1的開(kāi)機(jī)使能端被遙控指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)置低，使V5＜V4，則運(yùn)算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平，隔離二極管D4反偏，同時(shí)V6通過(guò)R14和D3反饋到同相端，使V4電壓抬升大于V5，起到自鎖作用；由于D4和D5均反偏，浪涌抑制電路3的V7大于MOSFET管VM1柵極的閾值電壓，VM1處于導(dǎo)通狀態(tài)，母線電壓施加于用電設(shè)備。當(dāng)發(fā)遙控關(guān)機(jī)指令，開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路1的關(guān)機(jī)使能端被遙控指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)置低，使V4＜V5，則運(yùn)算放大器N1B的輸出端電壓V6是低電平，N1B的正相端解鎖，同時(shí)隔離二極管D4導(dǎo)通，將浪涌抑制電路3中MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過(guò)D4、R15置低，由于R15小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止?fàn)顟B(tài)，母線關(guān)斷。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。