本發(fā)明涉及水下無人航行器供電裝置領域，特別是一種適用于水下無人航行器的動力電到儀表電自主切換供電裝置。
背景技術：
水下無人航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)的能源系統(tǒng)主要采用電池組，為了提高能源的利用效率和滿足電磁兼容性的要求，UUV能源系統(tǒng)采用高電壓的動力電池組和低電壓的儀表電池組兩組電池，動力電池組主要給執(zhí)行機構和電機等高電壓高功率電氣設備供電，儀表電池組主要給儀表設備和計算機等低電壓低功率的弱電設備供電，動力電池組和儀表電池組的容量按照典型任務下的能源消耗進行配置。但水下無人航行器任務復雜多樣，在一些特定任務階段，如水下靜默監(jiān)聽、水下拍照等，儀表電池組的電量將提前耗盡，使計算機等處于斷電狀態(tài)，UUV無法運行，導致任務失敗。而此時動力電池組的能量往往較為充足，為了優(yōu)化電源配置，本發(fā)明提出了一種適用于UUV的動力電轉儀表電供電裝置，核心思想是保證動力電和儀表電同時耗完，使航行器的能源使用最大化。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于為UUV執(zhí)行水下靜默監(jiān)聽等特殊任務提供一種適用于水下無人航行器的動力電到儀表電自主切換供電裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
一種適用于UUV的動力電轉儀表電供電裝置，包括動力電池組、儀表電池組、分壓器、電壓比較鎖存電路、隔離電路、P-MOS場效應管Q、DC-DC轉換器、第一二極管D1、第二二極管D2，儀表電池組的正極經過分壓器連接到電壓比較鎖存電路，當儀表電池組電壓高于預設的電壓閾值時，電壓比較鎖存電路通過隔離電路控制P-MOS場效應管截止，DC-DC轉換器不工作，由儀表電池組通過第二二極管D2向儀表電負載供電；當儀表電池組電壓低于預設的電壓閾值時，電壓比較鎖存電路通過隔離電路控制P-MOS場效應管連通，DC-DC轉換器開始工作，由動力電池組通過DC-DC轉換器經過第一二極管D1向儀表電負載供電。
所述的電壓比較鎖存電路包括電壓比較鎖存器、預設基準電壓模塊、計算機控制信號模塊、繼電器K，其中電壓比較鎖存器引腳1與預設基準電壓模塊相連，引腳2連接分壓器，引腳5為電壓比較鎖存器的輸出端，分為三路：第一路直接電壓比較鎖存電路引腳3；第二路連接繼電器常開短觸點，連接繼電器常開短觸點另一端與邏輯電壓、第二電容C2接合于一點并接引腳4，第二電容C2另一端接地，繼電器K一端連接計算機控制信號模塊，繼電器另一端與控制電壓、第一電容C1接合于一點，第一電容C1的另一端接地；第三路經過隔離電路 接P-MOS場效應管Q的柵極，電壓比較鎖存器引腳6接地。
當所述儀表電池組電壓低于預設的電壓閾值時，電壓比較器輸出低電平，當前狀態(tài)被鎖定，DC-DC轉換器開始工作，DC-DC轉換器輸出端電壓高于儀表電池組電壓；儀表電池組充電完畢后，由計算機通過繼電器K給比較鎖存電路一個重置信號，當前鎖存狀態(tài)被解除，電壓比較鎖存電路重新進入比較狀態(tài)。
所述的動力電池組正極與P-MOS場效應管Q的源極相連，DC-DC轉換器IN+引腳與P-MOS場效應管Q的漏極與相連，動力電池組正極與DC-DC轉換器IN-引腳相連。
所述的儀表電池組、第二二極管D2串聯(lián)構成儀表電池組電源；動力電池組、DC-DC轉換器、第一二極管D1，串聯(lián)構成動力轉儀表電源；所述儀表電池組電源、動力轉儀表電池電源并聯(lián)后給儀表電負載供電。
所述的分壓器連接儀表電池組，分壓產生比較輸入電壓，分壓器由兩個電阻串聯(lián)構成。
本發(fā)明的有益效果在于：
在儀表電池組耗盡后，能夠充分利用動力電池組，提高UUV的能源利用率；并且能夠無縫切換到動力電池組，避免儀表數(shù)據丟失，保證儀表數(shù)據傳輸通暢；選擇具有鎖存功能的電壓比較器接入電路，鎖定了電路的切換狀態(tài)。防止儀表電池組空載后電壓升高，導致動力電池組與儀表電池組反復切換；在電路中加入繼電器K，方便儀表電池組充電結束后，控制計算機重置鎖定狀態(tài)，儀表電負載的供電由動力電池組切換回儀表電池組；由于動力電池組電壓遠高于儀表電池組的電壓，故在電路中加入隔離電路，使高壓與低壓隔離開，增強了電路的可靠性；二極管具有單向導通特性，防止了輸出倒灌，DC-DC轉換器輸出電壓也不會對儀表電池組產生充電，增強了儀表電池組的安全性。
附圖說明
圖1是UUV動力電池組儀表電池組切換電路示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
本發(fā)明公開了一種UUV供電裝置，該裝置包括儀表電池組、動力電池組、分壓器、電壓比較鎖存電路、隔離電路、P-MOS場效應管Q、DC-DC轉換器、二極管D1、二極管D2。在UUV儀表電池組提前耗盡的情況下，本發(fā)明能夠保證儀表電負載的供電自動由儀表電池組無縫切換到動力電池組，避免了UUV儀表電池組能量用盡而動力電池組能量過剩的矛盾，使航行器的能源使用最大化，提高了UUV能源的整體利用率。
具體來說是一種儀表電池組與動力電池組的切換電路，使儀表電池組提前耗盡時與動力電池組無縫切換，防止UUV斷電無法運行、儀表數(shù)據丟失，同時提高了航行器的能源利用率。
本發(fā)明的技術任務是通過以下方案實現(xiàn)的：
該供電裝置包括動力電池組、儀表電池組、分壓器、電壓比較鎖存電路、隔離電路、P-MOS場效應管Q、DC-DC轉換器、二極管D1、二極管D2。其中儀表電池組的正極經過分壓器連接到電壓比較鎖存電路，當儀表電池組電壓高于預設的電壓閾值時，電壓比較鎖存電路通過隔離電路控制P-MOS場效應管截止，DC-DC轉換器不工作，由儀表電池組通過二極管D2向儀表電負載供電；當儀表電池組電壓低于預設的電壓閾值時，電壓比較鎖存電路通過隔離電路控制P-MOS場效應管連通，DC-DC轉換器開始工作，由動力電池組通過DC-DC轉換器經過二極管D1向儀表電負載供電。
電壓比較鎖存電路包括電壓比較鎖存器、預設基準電壓模塊、計算機控制信號模塊、繼電器K。其中電壓比較鎖存器引腳1與預設基準電壓模塊相連，引腳2連接分壓器，引腳5為電壓比較鎖存器的輸出端，分為三路：第一路直接連接鎖存引腳3；第二路連接繼電器常開短觸點，其另一端與邏輯電壓、電容C2接合于一點并接引腳4，電容C2另一端接地，繼電器K由計算機控制信號模塊控制，其另一端與控制電壓、電容C1接合于一點，電容C1的另一端接地；第三路經過隔離電路接P-MOS場效應管Q的柵極。電壓比較鎖存器引腳6接地。
當儀表電池組電壓低于預設的電壓閾值時，電壓比較器輸出低電平，當前狀態(tài)被鎖定，DC-DC轉換器開始工作，DC-DC轉換器輸出端電壓高于儀表電池組電壓，避免儀表電池組空載，電壓升高導致切換狀態(tài)的變化；儀表電池組充電完畢后，由計算機通過繼電器K給比較鎖存電路一個重置信號，當前鎖存狀態(tài)被解除，電壓比較鎖存電路重新進入比較狀態(tài)。
動力電池組正極與P-MOS場效應管Q的源極相連，DC-DC轉換器IN+引腳與P-MOS場效應管Q的漏極與相連，動力電池組正極與DC-DC轉換器IN-引腳相連。
儀表電池組、第二二極管(D2)，二者串聯(lián)構成儀表電池組電源；動力電池組、DC-DC轉換器、第一二極管(D1)，串聯(lián)構成動力轉儀表電源；所述儀表電池組電源、動力轉儀表電池電源并聯(lián)后給儀表電負載供電。
分壓器連接儀表電池組，分壓產生比較輸入電壓，該分壓器由兩個電阻串聯(lián)構成。
電路工作原理：儀表電池組供電給儀表電負載。儀表電池組輸出端電壓Vequ，經過分壓器后輸入電壓比較鎖存器，與預設基準電壓值Vset進行比較，高于預設值Vset(Vset一般取儀表電池組最低放電電壓)，電壓比較鎖存器引腳5輸出高電平，經過隔離電路，使P-MOS場效應管Q截止，動力電池組斷開于電路中，此時二極管D1截止，二極管D2導通，儀表電負載供電由儀表電池組提供；
隨著航行器任務的進行，當航行器完成某種特定任務，導致儀表電池組提前消耗完時，Vequ經過分壓器輸入電壓比較鎖存器的電壓值低于預設基準電壓值Vset，此時電壓比較鎖存器 引腳5輸出低電平，經過隔離電路，使P-MOS場效應管Q導通，將動力電池組連入電路，DC-DC轉換器啟動電壓轉換。此時Vout>Vequ，輸出Vout由Vcon提供，由于二極管的單向導通特性，儀表電池組的輸出被截止，同時直流到直流轉換輸出Vcon也不會對儀表電池組產生充電，儀表電負載的供電將由動力電池組提供。
當電壓比較鎖存器輸出高電平時，引腳3為高電平，電壓比較鎖存器鎖存功能失效；當輸出為低電平時，引腳3為低電平，比較器的決定將被鎖存，保持輸出狀態(tài)，此時電壓比較鎖存器輸出將一直保持為低電平，從而保證場P-MOS場效應管Q的導通，使動力電池組持續(xù)為儀表電負載供電直到繼電器K連通。
當UUV返航對儀表電池組充點結束后，通過計算機控制信號控制繼電器K使之導通，電路短路，從而將邏輯電壓Vlogic輸入到電壓比較鎖存器的引腳3，解除鎖存狀態(tài)。此時Vequ經過分壓器后的輸入電壓將大于預設基準電壓，從而使P-MOS場效應管Q截止，將動力電池組斷開于切換電路中，恢復儀表電池組對儀表電負載的供電。
實施例1
該供電裝置包括動力電池組(300V)、儀表電池組(24V)、分壓器(分壓系數(shù)1/2)、電壓比較鎖存電路、隔離電路、P-MOS場效應管Q、DC-DC轉換器、二極管D1、二極管D2。其中儀表電池組的正極經過分壓器連接到電壓比較鎖存電路，當儀表電池組電壓高于預設的電壓閾值時，電壓比較鎖存電路通過隔離電路控制P-MOS場效應管截止，DC-DC轉換器不工作，由儀表電池組通過二極管D2向儀表電負載供電；當儀表電池組電壓低于預設的電壓閾值時，電壓比較鎖存電路通過隔離電路控制P-MOS場效應管連通，DC-DC轉換器開始工作，由動力電池組通過DC-DC轉換器經過二極管D1向儀表電負載供電。
電壓比較鎖存電路包括電壓比較鎖存器、預設基準電壓模塊、計算機控制信號模塊、繼電器K。其中電壓比較鎖存器引腳1與預設基準電壓模塊相連，引腳2連接分壓器，引腳5為電壓比較鎖存器的輸出端，分為三路：第一路直接連接鎖存引腳3；第二路連接繼電器常開短觸點，其另一端與邏輯電壓、電容C2接合于一點并接引腳4，電容C2另一端接地，繼電器K由計算機控制信號模塊控制，其另一端與控制電壓、電容C1接合于一點，電容C1的另一端接地；第三路經過隔離電路接P-MOS場效應管Q的柵極。電壓比較鎖存器引腳6接地。
當儀表電池組電壓低于預設的電壓閾值時，電壓比較器輸出低電平，當前狀態(tài)被鎖定，DC-DC轉換器開始工作，DC-DC轉換器輸出端電壓高于儀表電池組電壓，避免儀表電池組空載，電壓升高導致切換狀態(tài)的變化；儀表電池組充電完畢后，由計算機通過繼電器K給比較鎖存電路一個重置信號，當前鎖存狀態(tài)被解除，電壓比較鎖存電路重新進入比較狀態(tài)。
動力電池組正極與P-MOS場效應管Q的源極相連，DC-DC轉換器IN+引腳與P-MOS場效應 管Q的漏極與相連，動力電池組正極與DC-DC轉換器IN-引腳相連。
儀表電池組、第二二極管(D2)，二者串聯(lián)構成儀表電池組電源；動力電池組、DC-DC轉換器、第一二極管(D1)，串聯(lián)構成動力轉儀表電源；所述儀表電池組電源、動力轉儀表電池電源并聯(lián)后給儀表電負載供電。
分壓器連接儀表電池組，分壓產生比較輸入電壓，該分壓器由兩個電阻串聯(lián)構成。
當儀表電池組供電給儀表電負載時，儀表電池組輸出端電壓+24V，經過兩個330Ω的電阻分壓后將+12V電壓輸入電壓比較器，大于與預設基準電壓值+10V，電壓比較鎖存器引腳5輸出高電平，經過隔離電路，使P-MOS場效應管Q截止，動力電池組斷開于電路中，此時二極管D1截止，二極管D2導通，儀表電負載供電由儀表電池組提供，此時電壓比較器引腳3為高電平，鎖存功能失效；
隨著航行器任務的進行，當UUV完成某種特定任務，導致儀表電池組提前消耗完時，其電壓+20V經過兩個330Ω的電阻分壓后將+10V電壓輸入電壓比較器，小于預設基準電壓值+10V，此時電壓比較器引腳5輸出低電平，經過隔離電路，使P-MOS場效應管Q導通，將動力電池組連入電路，DC-DC轉換器啟動電壓轉換，儀表電負載的供電將由動力電池組提供。此時引腳3為低電平，比較器的決定將被鎖存，保持輸出狀態(tài)，電壓比較器輸出將一直保持為低電平，從而保證場P-MOS場效應管Q的導通，使動力電池組持續(xù)為儀表電負載供電直到繼電器K連通。
當UUV返航對儀表電池組充點結束后，通過計算機控制信號控制繼電器K使之導通，使電路短路，從而將邏輯電壓+5V輸入到電壓比較器的引腳3，解除鎖存狀態(tài)，使場P-MOS場效應管Q截止，將動力電池組斷開于切換電路中，恢復儀表電池組對儀表電負載進行供電。