航天器高压配电功率及电流采样电路的制作方法

1.本发明涉及功率驱动和采集电路，具体地，涉及一种航天器高压配电功率驱动及电流采集电路。


背景技术：

2.高压配电功率驱动电路通常属于供配电分系统，负责在航天器全寿命周期内为大功率用电设备分配电能，是航天器的重要组成部分，功率驱动电路的工作状态直接影响到任务的成败。近年来，随着我国航天事业的发展，航天器的规模越来越大，高压大功率配电成为未来发展的趋势。面对高压大功率配电需求，传统的继电器控制电路已不再适用于高压母线的直接控制。因此，需要设计一种适用于高压配电的功率驱动控制电路，同时具备工作状态监测能力。
3.在公告号为cn107809231b的中国专利文献中，公开了一种星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路及方法，该专利文献采用三极管来驱动场效应管通断，缺点是驱动电路复杂，在高压供电电路中电路可靠性低，并且驱动电路不具备电流采集功能。
4.在公开号为cn101453117a的中国专利文献中，公开了一种适用于航天器供配电系统的开机浪涌电流抑制装置，该专利文献采用继电器控制母线正端的通断，在继电器开关后端采用mos管电路控制母线负端缓慢接通，以达到抑制开机浪涌电流的目的，其缺点是在高压配电的应用场景下，由于继电器性能、体积、重量等方面的限制，已不再适合用于航天器配电控制，并且上述电路不具备遥测采集功能。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种航天器高压配电功率及电流采样电路。
6.根据本发明提供的一种航天器高压配电功率及电流采样电路，包括：功率驱动电路和电流采集电路，所述功率驱动电路与外部高压母线连接，电流采集电路与功率驱动电路连接。
7.优选地，所述功率驱动电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7以及电阻r8，电容c1，稳压二极管d1和稳压二极管d2，p型场效应管q1和p型场效应管q2，以及继电器k；所述电阻r1和电阻r2并联，电阻r3和电阻r4并联，所述电阻r1的一端连接高压母线输入端，电阻r1的另一端与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端与继电器k的一端连接，所述继电器k的另一端接地：所述电容c1的一端连接高压母线输入端，电容c1的另一端与电阻r1的另一端连接，所述稳压二极管d1的负极连接高压母线输入端，稳压二极管d1的正极与电阻r1的另一端连接，所述电阻r5的一端以及电阻r6的一端均与稳压二极管d1的正极连接，电阻r5的另一端与所述p型场效应管q2的栅极连接，电阻r6的另一端与所述p型场效应管q1的栅极连接，p型场效应管q1和p型场效应管q2的漏极均连接高压母线输入端，p型场效应管q1和p型场效应管q2的源极均与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端分别
连接电阻r8的一端和稳压二极管d2的负极，电阻r8的另一端与稳压二极管d2的正极连接后接地。
8.优选地，所述电阻r7的一端构成配电输出端，所述电阻r7的另一端构成供电状态遥测端。
9.优选地，所述电流采集电路包括电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15以及电阻r16，采样电阻rs，电容c2、电容c3以及电容c4，稳压二极管d3和稳压二极管d4，以及三极管q3、三极管q4和三极管q5；所述采样电阻rs的一端与p型场效应管q2的源极连接，采样电阻rs的另一端与电阻r7的一端连接，所述电容c2与采样电阻rs并联，所述采样电阻rs的一端分别连接电阻r9的一端、稳压二极管d3的负极以及电容c4的一端，所述电阻r9的另一端分别连接三极管q3的集电极和电阻r11的一端，三极管q3的基极分别连接三极管q4的基极和电容c3的一端，三极管q3的发射极与电阻r12的一端连接，电阻r11的另一端与三极管q5的集电极连接，三极管q5的基极分别连接三极管q4的发射极和电阻r13的一端，三极管q5的发射极与电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端分别连接电阻r12的另一端、稳压二极管d3的正极、电容c4的另一端、电阻r15的一端、电阻r16的一端、稳压二极管d4的负极以及电阻r13的另一端，所述电阻r15的另一端接地，所述电阻r16的另一端和稳压二极管d4的正极连接后接地，所述电容c3的另一端分别连接电阻r10的一端和采样电阻rs的另一端，所述电阻r10的另一端连接三极管q4的集电极。
10.优选地，所述稳压二极管d4的负极构成电流遥测端。
11.优选地，所述继电器k由低电压28v电源供电，驱动p型场效应管q1和p型场效应管q2快速通断。
12.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
13.1、通过低电压驱动高低压输出，电路响应速度快、控制精度高，电路规模小，占用空间小，质量轻；
14.2、电路具有良好的并联均流特性，因此支持多个相同的功率驱动电路并联，以满足后端负载的大功率用电需求，增加了电路应用的灵活性、通用性和集成性；
15.3、将功率驱动控制电路和电流采样电路相结合，在配电输出端设置采样电阻，该电阻不会影响母线输出，通过三极管电路实现电流量和电压量的转换；
16.4、在配电输出端设计供电遥测电路和电流采集电路，可实现对高压母线工作状态和母线电流的双重监测，传统的母线配电技术对工作状态进行遥测，无法精确给出母线电流监测；
17.5、本发明能够有效通过低压驱动实现对0～300v宽电压大功率供电控制，同时具备高压供电状态监测和负载用电电流采集功能，大大提高了航天器高压供配电的安全性和可靠性。
附图说明
18.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
19.图1为本发明航天器高压配电功率及电流采样电路结构图。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
21.本发明公开一种航天器高压配电功率及电流采样电路，参照图1，包括：功率驱动电路和电流采集电路，所述功率驱动电路与外部高压母线连接，电流采集电路与功率驱动电路连接。
22.功率驱动电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7以及电阻r8，电容c1，稳压二极管d1和稳压二极管d2，p型场效应管q1和p型场效应管q2，以及继电器k。
23.电阻r1和电阻r2并联，电阻r3和电阻r4并联，所述电阻r1的一端连接高压母线输入端，电阻r1的另一端与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端与继电器k的一端连接，所述继电器k的另一端接地：所述电容c1的一端连接高压母线输入端，电容c1的另一端与电阻r1的另一端连接，所述稳压二极管d1的负极连接高压母线输入端，稳压二极管d1的正极与电阻r1的另一端连接，所述电阻r5的一端以及电阻r6的一端均与稳压二极管d1的正极连接，电阻r5的另一端与所述p型场效应管q2的栅极连接，电阻r6的另一端与所述p型场效应管q1的栅极连接，p型场效应管q1和p型场效应管q2的漏极均连接高压母线输入端，p型场效应管q1和p型场效应管q2的源极均与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端分别连接电阻r8的一端和稳压二极管d2的负极，电阻r8的另一端与稳压二极管d2的正极连接后接地。电阻r7的一端构成配电输出端，所述电阻r7的另一端构成供电状态遥测端。继电器k由低电压28v电源供电，驱动p型场效应管q1和p型场效应管q2快速通断。
24.电阻r1和电阻r2、电阻r3和电阻r4分别两两并联，提高了电路可靠性，同时通过调整电阻r1～电阻r4和电容c1参数可改变场效应管通断时间。功率驱动电路实现了场效应管的开关控制，同时具备工作状态采集功能。
25.电流采集电路包括电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15以及电阻r16，采样电阻rs，电容c2、电容c3以及电容c4，稳压二极管d3和稳压二极管d4，以及三极管q3、三极管q4和三极管q5。
26.采样电阻rs的一端与p型场效应管q2的源极连接，采样电阻rs的另一端与电阻r7的一端连接，所述电容c2与采样电阻rs并联，所述采样电阻rs的一端分别连接电阻r9的一端、稳压二极管d3的负极以及电容c4的一端，所述电阻r9的另一端分别连接三极管q3的集电极和电阻r11的一端，三极管q3的基极分别连接三极管q4的基极和电容c3的一端，三极管q3的发射极与电阻r12的一端连接，电阻r11的另一端与三极管q5的集电极连接，三极管q5的基极分别连接三极管q4的发射极和电阻r13的一端，三极管q5的发射极与电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端分别连接电阻r12的另一端、稳压二极管d3的正极、电容c4的另一端、电阻r15的一端、电阻r16的一端、稳压二极管d4的负极以及电阻r13的另一端，所述电阻r15的另一端接地，所述电阻r16的另一端和稳压二极管d4的正极连接后接地，所述电容c3的另一端分别连接电阻r10的一端和采样电阻rs的另一端，所述电阻r10的另一端连接三极管q4的集电极。稳压二极管d4的负极构成电流遥测端。
27.稳压二极管d3和电容c4用于保护三极管q3和三极管q4，采样电阻rs和电容c2用于采集母线电流，不影响母线输出，将功率驱动电路和电流采集电路隔离。电流采集电路用于给后端负载供电时，采集通路上的总电流，实现负载用电实时监测。
28.下面对本航天器高压配电功率及电流采样电路工作原理进一步说明，该航天器高压配电功率及电流采样电路的工作过程包括以下步骤：
29.步骤一，继电器k由28v电压供电，继电器k接收oc门控制指令“开”，触点闭合，三组两两并联电阻r1和电阻r2、电阻r3和电阻r4形成通路，其中电阻r1和电阻r2并联两端的电压施加到p型场效应管q1、p型场效应管q2的栅极和源极，使p型场效应管q1和p型场效应管q2的栅极电压迅速达到开启电压，p型场效应管q1和p型场效应管q2导通，实现高压母线电源“配电输出”。
30.步骤二，通过电阻r7和电阻r8串联分压，输出电压值进行采集，用于指示供电状态。其中，稳压二极管d2用于限制“供电状态遥测”信号的输出电压值。
31.步骤三，当配电输出给后端负载供电时，母线回路流过电流，此时电流采集电路采集采样电阻rs两端电压，三极管q3和三极管q4均饱和导通，且由三极管q3和电阻r12组成的支路和由电阻r10三极管q4和电阻r13组成的支路上流过的电流相同，采样电阻rs两端电压差通过电阻r9的电流即为流过三极管q5、电阻r11、电阻r14和电阻r16支路的电流，通过采集电阻r16两端电压“电流遥测”信号，即可反推母线上流过采样电阻rs的电流，从而达到采集供电电流的目的。
32.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。