用于航空器的固态功率控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及用于航空器的固态功率控制器(SSPC)。更具体地，本发明涉及用于保护用在航空器中的那类固态功率控制器的改进装置。
【背景技术】
[0002]固态功率控制器已知用在各种航空器的功率系统(请参见说明书中列出的参考文献1-6)中。
[0003]然而，近来的工业和认证指南强调这样一种需求，即所有的这种SSPC应当在其中提供的一次开关装置(通常是场效应晶体管FET)失效情况下具有次级失效保险隔离机制。
[0004]提供这种次级失效保险隔离机制的一种方法是使用FET单元装置来控制在正常操作中的电流流动，并在故障条件中对其进行限制。这种FET单元装置在图1中描绘出。
[0005]在图1的FET单元装置中，电力输入线12连接到FET 10的漏极。FET 10的源极在其第一端和运算放大器30的第一输入端连接到低值感测电阻器40。运算放大器30的第二输入端连接到感测电阻器40的第二端，使得运算放大器30可以在其输出提供指示由流过FET 10的电流在感测电阻器40的两端引起的电压变化的信号。
[0006]感测传感器40的第二端还通过熔丝50串联连接到电力输出线60。电力输出线60可以用在航空器中，以驱动与其连接的各个电力负载。
[0007]运算放大器30的输出连接到控制单元20，控制单元20进一步连接到FET 10的栅极。控制单元20可操作以开、关FET 10。
[0008]FET单元装置因此提供在控制回路中使用的内部电流测量系统，以用于调节在正常操作中从电力输入线12通过连接到电力输出线60的负载吸取的电流。
[0009]在FET 10没能在源极和漏极之间提供短路或者控制回路没能有效地现实上述的短路的情况下，负载吸取的电流可能增加到超过熔丝50的额定电流，使熔丝50烧断。因此，FET单元装置还提供所需的次级失效保险隔离机制。
[0010]尽管上文描述的已知传统FET单元装置提供了当前工业和认证需求的适当解决方案，但对其的改进在本领域是受欢迎的。
【发明内容】
[0011]因此，发明人开发出本发明的各个方面和实施例。
[0012]因此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于航空器的固态功率控制器，包括:固态开关装置，所述固态开关装置用于激励电力总线；控制单元，所述控制单元用于控制所述固态开关装置；以及电流感测电路，所述电流感测电路用于监控在所述电力总线中流动的电流。所述电流感测电路还包括在单个组件中组合感测电阻器和熔丝的功能的新的感测熔丝。
[0013]使用这种感测熔丝，在固态功率控制器中组件计数和热耗散都降低，导致电路的电效率提高，操作可靠性提高以及重量和体积减小。
[0014]本领域技术人员在考虑下文描述的本发明的各个实施例时会明白各种附加的优点。
【附图说明】
[0015]现在结合附图描述本发明的各个方面和实施例，其中:
[0016]图1示出了使用FET单元装置的传统的固态功率控制器；
[0017]图2示出了根据本发明的各个实施例的固态功率控制器；
[0018]图3示出了根据本发明实施例的航空器固态功率控制器系统的详细视图；以及
[0019]图4示出了用在本发明的各个实施例中的感测熔丝。
[0020]具体实现方式
[0021]图2示出了根据本发明的各个实施例的固态功率控制器100。
[0022]固态功率控制器100是FET单元装置类型，包括电力输入线112，电力输入线112串联连接到FET 110、电流感测和保护电路150以及电力输出线160。电力输出线160可以用在航空器中，以驱动连接到其上的各个电力负载。
[0023]FET 110由控制单元120控制，控制单元120从电流感测和保护电路150得到电流感测信号，控制单元120可操作以激励电力输出线160。电流感测和保护电路150包括感测熔丝140和传感放大器130。
[0024]电力输入线112连接到FET 110的源极端。FET 110的漏极端连接到传感放大器130的第一输入端和感测熔丝140的第一端141a。感测熔丝140串联连接在FET 110的源极端和电力输出线160之间。传感放大器130的第二输入端连接到电力输出总线160和感测熔丝140的第二端141b。
[0025]传感放大器130的输出作为电流感测信号馈送到控制单元120。控制单元120然后可操作以通过响应于此电流感测信号向FET 110的栅极施加电压信号，来控制FET 110。例如，控制单元120可操作以开、关FET 110。
[0026]在正常操作电流范围内，感测熔丝140具有基本上恒定的电阻，这使其能够用作传感器。由通过FET 110流向负载的电流在感测熔丝140两端产生的电压通过传感放大器130放大，基本上与其成比例。
[0027]然而，如果感测熔丝140在正常操作电流范围外操作，则感测熔丝140表现为熔丝而不是传感器。过量的电流例如通过跳闸或电阻加热引起感测熔丝140烧断。
[0028]设计了各种感测熔丝，诸如在下文参照例如图4描述的。然而，这些感测熔丝都具有特别定制的非线性电流响应，这使得单个装置能够根据他们携带的电流既充当电阻式传感器又充当熔丝。
[0029]例如，可以提供在操作温度高达大约100°C时基本上稳定的电阻的感测熔丝。这种熔丝设计成使得如果它断裂的话，碎片应当包含在其中。
[0030]图3示出了根据本发明的实施例，航空器的固态功率控制器系统300的详细视图。航空器的固态功率控制器系统300包括图2中所示类型的并联连接的多个固态功率控制器100。在图3的实施例中，提供了十六个这种固态功率控制器100，不过本领域技术人员会认识到这个数目决不是进行限制。通过并联连接固态功率控制器100，可以达到更高的电流电平。
[0031]每个固态功率控制器100包括在相应的感测熔丝140两端连接到关联的传感放大器130的相应的感测线对152。相应的控制单元120包括各自的FET控制和电流限制电路200 (也称作FET控制单元)和耦连到相应的FET 110的栅极的栅极电阻器122。
[0032]电力输入线112经由瞬时抑制电路302连接到地。电力输出总线160经由飞轮二极管(flywheel d1de) 304和无源下拉(passive pulldown) 306电親连到地。反向偏置二极管308并联提供于FET 110的至少一个的栅极和漏极之间，以提供对其的反电动势(back-EMF)保护。
[0033]在航空器固态功率控制器系统300中提供电源单元310。28伏AC电源输入供应到电源单元310中的变压器，电源单元310可以由第一和第二 SSPC使能线314、316操作。20伏电源在电源单元310的输出线318上产生，并用来向FET控制单元200和用来产生本地3.3伏电源的本地降压变换器320供应电力。
[0034]提供处理器322来管理航空器固态功率控制器系统300的设置，以及监控其操作。通过第一和第二 RS485通信总线324和326，以及通过配置地址总线328，提供来自和到达处理器的外部通信。替代性实施例可以使用除了 RS485之外的通信总线。
[0035]处理器322控制数模转换器334，数模拟转换器334用来设置相应的FET控制单元200的电流极限。控制单元336还连接到处理器322，并用来设置每个相应的固态功率控制器100的0N/0FF状态。
[0036]每个FET控制单元200连接到电流监控单元338。此单元338被配置成产生信号，信号被馈送回处理器322，然后用来监控航空器固态功率控制器系统300的总电流。