一種自儲(chǔ)能大功率oc驅(qū)動(dòng)接口電路的制作方法
【專利摘要】一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，可在不依賴外部條件下可靠關(guān)斷自身電源，該電路由防串電電路、脈沖產(chǎn)生電路、脈沖驅(qū)動(dòng)電路及對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能電路組成。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)簡單，成本低、保持時(shí)間可調(diào)、靈活可靠的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)。采用本發(fā)明可確保OC指令發(fā)出后可靠關(guān)斷自身電源，提高了指令可靠度。
【專利說明】—種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，適用于要求在不依賴外部條件下可靠關(guān)斷自身供電電源的應(yīng)用，屬于衛(wèi)星平臺(tái)或載荷的電子線路【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]月面巡視器月夜與容錯(cuò)管理模塊需要在接收到地面指令后及時(shí)自主關(guān)閉整器一次母線，指令為OC方式，驅(qū)動(dòng)能力不小于200mA，為了確保指令有效性，要求指令電平在一次母線關(guān)閉后保持時(shí)間不小于20ms。
[0003]針對(duì)月面巡視器月夜與容錯(cuò)管理模塊自主斷電能力需求，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)，有以下兩種處理方式:(1)額外供電法:該方法需要額外設(shè)計(jì)一路電源，該電源在一次母線掉電期間穩(wěn)定為月夜與容錯(cuò)管理模塊供電。該方法的優(yōu)點(diǎn)是處理簡單，缺點(diǎn)是需要增加額外的電源研制需求，如新電源裝配到綜合電子單元，則整機(jī)機(jī)構(gòu)需要變更，否則整器需要提供新電源安裝位置，整器重量和功耗均有很大增加；(2).模塊儲(chǔ)能法:該方法是二次電源設(shè)計(jì)儲(chǔ)能模塊，儲(chǔ)能模塊需要確保一次母線掉電后仍能為月夜與容錯(cuò)管理模塊供電時(shí)間超過20ms。改方法優(yōu)點(diǎn)是不需要增加額外的電源研制需求，缺點(diǎn)是儲(chǔ)能電路空間要求較大PCB及機(jī)箱需要重新設(shè)計(jì)，同時(shí)整機(jī)重量和功耗均有較大增加。
[0004]為實(shí)現(xiàn)關(guān)閉巡視器一次母線功能，以上兩種方法均涉及到整器結(jié)構(gòu)的調(diào)整，同時(shí)也增加了整器重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，解決了可靠關(guān)閉自身供電電源問題，降低了系統(tǒng)對(duì)外部的依賴性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，可不依賴外部條件可靠關(guān)斷自身電源，包括:防串電電路、脈沖產(chǎn)生電路、脈沖驅(qū)動(dòng)電路及儲(chǔ)能電路；防串電電路為電阻R3，脈沖產(chǎn)生電路為單穩(wěn)芯片Ul，儲(chǔ)能電路包括Rl、R2、Cl、C2、D1、D2，脈沖驅(qū)動(dòng)電路包括晶體管Ql?Q4，R4-R12 ;前端切換指令輸出串電阻R3后到單穩(wěn)芯片Ul ;外部供電電源VCC_IN連接到二極管D1、D2的陽極，DI陰極作為脈沖產(chǎn)生電路供電電源VCC_+5V_D連接到Ul供電引腳同時(shí)通過限流電阻R1、儲(chǔ)能電容Cl連接到地，D2陰極作為脈沖驅(qū)動(dòng)電路供電電源VCC_+5V_0連接到晶體管Ql和Q2的集電極同時(shí)通過限流電阻R2、電容C2連接到地；自身電源關(guān)閉指令經(jīng)Rl連接到U1，U1輸出通過電阻R4和R5分別與晶體管Ql和Q2的基極相連；同時(shí)晶體管Ql、Q2基級(jí)分別通過R6、R7連接到地；晶體管Ql發(fā)射極通過RlO與晶體管Q3基級(jí)相連，并通過電阻R8與地相連；晶體管Q2發(fā)射極通過Rll與晶體管Q3基級(jí)相連，并通過電阻R9與地相連；電阻R12連接于晶體管Q3的基極和射極之間；晶體管Q3發(fā)射極與晶體管Q4集電極相連；晶體管Q3集電極作為OC指令輸出端；晶體管Q4發(fā)射極則作為OC指令回線。采集R3輸入的沿變化信號(hào)后生成脈沖寬度為AT的正脈沖后輸出到脈沖驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)自身電源關(guān)閉指令到來后，脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生脈寬為ΛΤ的正脈沖，脈沖驅(qū)動(dòng)電路隨著正脈沖到來輸出OC指令關(guān)斷自身電源，接口電路前端供電電源隨之關(guān)斷，這時(shí)儲(chǔ)能電路開始替代前端電源給接口電路進(jìn)行供電，OC指令輸出依然有效，延時(shí)At后，儲(chǔ)能電路供電電平輸出不能滿足脈沖產(chǎn)生電路或驅(qū)動(dòng)電路要求，OC指令輸出無效。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于:
[0008]( I)本發(fā)明通過只對(duì)有延時(shí)要求OC指令相關(guān)電路進(jìn)行儲(chǔ)能處理，并對(duì)OC指令脈沖產(chǎn)生電路及驅(qū)動(dòng)電路分別儲(chǔ)能處理，同時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，在滿足實(shí)時(shí)性的同時(shí)最大程度的減小儲(chǔ)能電容的容值；該方法主要優(yōu)點(diǎn)如下:
[0009](2)電路級(jí)單獨(dú)儲(chǔ)能,減少儲(chǔ)能電路供電需求,進(jìn)而減少對(duì)PCB板面需求；
[0010](3)不同類型電路分別儲(chǔ)能，減小儲(chǔ)能電容的容值，提高了儲(chǔ)能電路性能；
[0011](4)驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)調(diào)整，盡量在輸出端晶體管飽和工作條件下提高放大比例，減少對(duì)儲(chǔ)能電路供電需求；
[0012](5)延時(shí)時(shí)間可由串聯(lián)電阻及儲(chǔ)能電容參數(shù)設(shè)置，調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在月面巡視器月夜與容錯(cuò)管理模塊研制過程中，為實(shí)現(xiàn)在判斷到電源分系統(tǒng)掉電并收到“進(jìn)入月夜”后發(fā)脈沖關(guān)主備份計(jì)算機(jī)，約Is后發(fā)出“關(guān)Ka指令”，關(guān)閉整器一次母線，“關(guān)Ka指令”在一次母線關(guān)閉后保持時(shí)間不小于20ms。
[0015]由于月夜與容錯(cuò)管理模塊供電電源由同位素電源更改為整器一次電源，關(guān)閉一次母線同時(shí)也會(huì)關(guān)閉月夜與容錯(cuò)管理模塊供電。如按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路對(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，無論是為月夜與容錯(cuò)管理模塊單獨(dú)提供電源還是整體儲(chǔ)能，均涉及到整器結(jié)構(gòu)調(diào)整。
[0016]根據(jù)二極管、電阻、電容本身特性以及儲(chǔ)能需求的局部性，月夜與容錯(cuò)管理模塊采用了局部儲(chǔ)能及高放大比例OC接口，實(shí)現(xiàn)一次母線關(guān)閉后OC指令有效時(shí)間保持時(shí)間不小于 20ms。
[0017]下面就結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
[0018]如圖1所示:本發(fā)明包括四部分:防串電電路、脈沖產(chǎn)生電路、脈沖驅(qū)動(dòng)電路及儲(chǔ)能電路，；防串電電路為電阻R3，脈沖產(chǎn)生電路為單穩(wěn)芯片Ul，儲(chǔ)能電路包括Rl、R2、Cl、C2、D1、D2，脈沖驅(qū)動(dòng)電路包括晶體管Ql?Q4，R4-R12 ;各部分組成及互聯(lián)關(guān)系如下:
[0019]VCC_IN為外部供電；VCC_+5V_D為OC指令脈沖產(chǎn)生電路供電電源；VCC_+5V_0為OC指令脈沖驅(qū)動(dòng)電路供電電源；D1、D2為儲(chǔ)能電路防漏二極管，可確保供電電源掉電時(shí)儲(chǔ)能電路電流不會(huì)回流到供電電源端；R1、R2為儲(chǔ)能電路限流電阻，用于限制儲(chǔ)能電路存放電速度，降低對(duì)供電電源負(fù)載要求同時(shí)限制儲(chǔ)能電路電流輸出；C1、C2為儲(chǔ)能電路儲(chǔ)能電容，用于儲(chǔ)能；Outputl信號(hào)為前端電路輸出啟動(dòng)指令，沿變化有效；Ul為單穩(wěn)芯片，用于產(chǎn)生正脈沖；R3為隔離串聯(lián)電阻，可確保前端電路掉電時(shí)不會(huì)影響到脈沖產(chǎn)生電路電源電平；R4、R5為限流電阻，用于限制脈沖驅(qū)動(dòng)電路第一級(jí)射級(jí)跟隨部分晶體管基級(jí)電流；R6、R7為對(duì)地電阻，可確保前方無高脈沖輸出時(shí)第一級(jí)射級(jí)跟隨部分晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)；R8、R9為對(duì)地電阻，可確保無脈沖輸出時(shí)脈沖驅(qū)動(dòng)電路第二級(jí)OC部分晶體管Q4處于截止?fàn)顟B(tài)；Q1、Q2為脈沖驅(qū)動(dòng)電路第一級(jí)射級(jí)跟隨部分晶體管，用于為后級(jí)OC輸出晶體管提供電流；R10、Rll為限流電阻，用于在滿足第二級(jí)OC輸出晶體管工作在飽和態(tài)時(shí)提高其放大比例；Q3、Q4為脈沖驅(qū)動(dòng)電路第二級(jí)OC輸出部分晶體管，直接輸出OC指令；R12為偏置電阻，與R8配合用于確保無脈沖輸出時(shí)晶體管Q3處于截止態(tài)。
[0020]前端切換指令輸出串電阻R3后到單穩(wěn)器件U1，采集R3輸入的沿變化信號(hào)后生成脈沖寬度為AT的正脈沖后輸出到脈沖驅(qū)動(dòng)電路；
[0021]脈沖驅(qū)動(dòng)電路主要為復(fù)合管電路，前端為射級(jí)跟隨電路，后級(jí)為OC電路，其連接關(guān)系為:接收脈沖產(chǎn)生電路生成正脈沖通過限流電阻R4和R5分別與晶體管Ql和Q2的基極相連；同時(shí)晶體管Q1、Q2基級(jí)分別通過R6、R7連接到地；晶體管Ql發(fā)射極通過限流電阻RlO與晶體管Q3基級(jí)相連，并通過電阻R8與地相連；晶體管Q2發(fā)射極通過限流電阻Rll與晶體管Q3基級(jí)相連，并通過電阻R9與地相連；電阻R12連接于晶體管Q3的基極和射極之間；晶體管Q3發(fā)射極與晶體管Q4集電極相連；晶體管Q3集電極作為OC指令輸出端；晶體管Q4發(fā)射極則作為輸出OC指令回線；
[0022]儲(chǔ)能電路主要由限流電阻和儲(chǔ)能電容組成，其連接關(guān)系為:外部供電電源VCC_IN連接到二極管Dl及D2的陽極，Dl陰極作為脈沖產(chǎn)生電路供電電源VCC_+5V_D連接到Ul供電引腳同時(shí)通過限流電阻R1、儲(chǔ)能電容Cl連接到地，D2陰極作為脈沖驅(qū)動(dòng)電路供電電源VCC_+5V_0連接到晶體管Ql和Q2的集電極同時(shí)通過限流電阻R2、電容C2連接到地。
[0023]驅(qū)動(dòng)接口電路的工作原理為:當(dāng)模塊加電時(shí)電容Cl及C2開始充電，充滿后不在工作，當(dāng)自身電源關(guān)閉沿變化信號(hào)到來后，脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生脈寬為ΛΤ的正脈沖，脈沖驅(qū)動(dòng)電路隨著正脈沖到來輸出OC指令關(guān)斷自身電源，這時(shí)OC驅(qū)動(dòng)接口電路外部供電電源VCC_IN隨之關(guān)斷，這時(shí)儲(chǔ)能電路開始替代前端電源給接口電路進(jìn)行供電，二極管Dl、D2的存在可確保電容C1、C2電流不會(huì)回流到供電電源端而是保持局部儲(chǔ)能電路的供電，OC指令輸出保持有效，延時(shí)At后，由于儲(chǔ)能電路供電電平降低到不能滿足脈沖產(chǎn)生電路或驅(qū)動(dòng)電路要求時(shí)，OC指令輸出無效。
[0024]上述設(shè)計(jì)中AT可由單穩(wěn)電路Ul設(shè)置:U1為常規(guī)脈沖產(chǎn)生電路，通過調(diào)整電路內(nèi)部阻容參數(shù)調(diào)整輸出脈沖寬度；At可由限流電阻R1、R2及對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能電容C1、C2參數(shù)設(shè)置:由公式Q = CX AU=IX At可得儲(chǔ)能電容參數(shù)Cl、C2。同時(shí)，通過電阻R5?R8參數(shù)調(diào)整可使OC指令滿足不小于200mA驅(qū)動(dòng)能力條件下對(duì)VCC_+5V_D及VCC_+5V_0的電流需求達(dá)到平衡，可確保兩種電源有效工作時(shí)間大概一致，大大降低對(duì)儲(chǔ)能容量的需求。
[0025]本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，其特征在于包括:防串電電路、脈沖產(chǎn)生電路、脈沖驅(qū)動(dòng)電路及儲(chǔ)能電路；防串電電路為電阻R3，脈沖產(chǎn)生電路為單穩(wěn)芯片U1，儲(chǔ)能電路包括R1、R2、C1、C2、D1、D2，脈沖驅(qū)動(dòng)電路包括晶體管Ql~Q4，R4-R12 ;前端切換指令輸出串電阻R3后到單穩(wěn)芯片Ul ;外部供電電源VCC_IN連接到二極管D1、D2的陽極，Dl陰極作為脈沖產(chǎn)生電路供電電源VCC_+5V_D連接到Ul供電引腳同時(shí)通過限流電阻R1、儲(chǔ)能電容Cl連接到地，D2陰極作為脈沖驅(qū)動(dòng)電路供電電源VCC_+5V_0連接到晶體管Ql和Q2的集電極同時(shí)通過限流電阻R2、電容C2連接到地；自身電源關(guān)閉指令經(jīng)Rl連接到Ul，Ul輸出通過電阻R4和R5分別與晶體管Ql和Q2的基極相連；同時(shí)晶體管Ql、Q2基級(jí)分別通過R6、R7連接到地；晶體管Ql發(fā)射極通過RlO與晶體管Q3基級(jí)相連，并通過電阻R8與地相連；晶體管Q2發(fā)射極通過Rll與晶體管Q3基級(jí)相連，并通過電阻R9與地相連；電阻R12連接于晶體管Q3的基極和射極之間；晶體管Q3發(fā)射極與晶體管Q4集電極相連；晶體管Q3集電極作為OC指令輸出端；晶體管Q4發(fā)射極則作為OC指令回線；采集R3輸入的沿變化信號(hào)后生成脈沖寬度為ΛΤ的正脈沖后輸出到脈沖驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)自身電源關(guān)閉指令到來后，脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生脈寬為△ T的正脈沖，脈沖驅(qū)動(dòng)電路隨著正脈沖到來輸出OC指令關(guān)斷自身電源，接口電路前端供電電源隨之關(guān)斷，這時(shí)儲(chǔ)能電路開始替代前端電源給接口電路進(jìn)行供電，OC指令輸出依然有效，延時(shí)△ t后，儲(chǔ)能電路供電電平輸出不能滿足脈沖產(chǎn)生電路或驅(qū)動(dòng)電路要求，OC指令輸出無效。
2.權(quán)利要求1所述的一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，其特征在于:所述ΛT由Ul設(shè)置。
3.權(quán)利要求1所述的一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，其特征在于:所述At由電容C1、C2參數(shù)設(shè)置。
4.權(quán)利要求1所述的一種自儲(chǔ)能大功率OC驅(qū)動(dòng)接口電路，其特征在于:通過所述電阻R5~R8參數(shù)調(diào)整使OC指令滿 足不小于200mA驅(qū)動(dòng)能力條件下對(duì)VCC_+5V_D及VCC_+5V_0的電流需求達(dá)到平衡。
【文檔編號(hào)】H03K19/0175GK103490763SQ201310397283
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】田宇斌, 劉超偉, 衣學(xué)慧, 宮經(jīng)剛, 彭宇, 張興國, 梁潔玫, 劉波, 吳一帆, 陳建新 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所