CN103391013A

CN103391013A - 一种具有故障记忆功能的导弹测试开关电源

Info

Publication number: CN103391013A
Application number: CN2013102530949A
Authority: CN
Inventors: 王蕾蕾; 顾彬彬; 李金波
Original assignee: Beijing Institute of Electronic System Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Electronic System Engineering
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2013-11-13

Abstract

本发明涉及一种具有故障记忆功能的导弹测试用开关电源，该开关电源包括输入整流滤波单元、功率转换单元、输出整流滤波单元、辅助电源单元、PWM控制单元和保护及显示单元。本发明能够在导弹综合测试时代替弹上电池为舵机提供稳定的工作电源输出，同时具有本地/远控输出控制转换以及过压、限流保护功能，对输出电压和电流能够在前面板进行显示。

Description

一种具有故障记忆功能的导弹测试开关电源

技术领域

本发明涉及一种具有故障记忆功能的导弹测试用开关电源，可用于导弹模拟供电用的综合测试。

背景技术

现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。

当前,电力电子作为节能、节材、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。

现代开关电源高频转换技术，主功率转换电路无工频变压器，与传统的线性电源相比，体积和重量大幅度减小、而效率大幅度提高。电源有输出过压、输出限流、短路等各项保护功能，保护点及响应时间可以根据具体应用环境调节，以确保电源系统工作稳定可靠。但是一般的数字电源都没有故障记忆功能,当电源出现故障后通常用户关闭电源并重新启动后故障就消失了,这样造成了很多隐患。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种具有故障记忆功能的导弹测试用开关电源。本发明的技术方案为：

.一种具有故障记忆功能的导弹测试用开关电源，该开关电源包括输入整流滤波单元、功率转换单元、输出整流滤波单元、辅助电源单元、PWM控制单元和保护及显示单元，所述输入整流滤波单元接收外部的三相交流电输入信号，并把该信号整流为直流信号送至功率转换单元，所述功率转换单元一电压输出端连接输出整流滤波单元，一电流输出端端连接PWM控制单元，所述输出整流滤波单元对接收的信号进行整流转换为直流电压输出信号，并将该直流电压输出信号送至PWM控制单元，由所述PWM控制单元反馈给所述功率转换单元，所述PWM控制单元还连接有一保护及显示单元，该保护及显示单元用于对输入电压、输出电压和电流进行监测并控制开关电源是否停止工作，所示保护及显示单元与外部三相交流电输入信号及所述输出整流滤波单元的直流电压输出信号连接。

所述开关电源还包括辅助电源单元，所述辅助电源单元分别与所述PWM控制单元和保护及显示单元连接。

本发明的优点为：

1,电路具有有故障记忆功能。当发生保护后将故障存储起来，并通过故障指示灯显示。

2历史故障可以被使用者随时调用和查看，方便调试和使用。

附图说明

图1：本发明结构原理图；

图2：功率转换电路原理简图；

图3：脉宽调制电路示意图；

图4：辅助电源单元示意图；

图5：电源保护电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。如图1所示为本发明结构原理图。一种具有故障记忆功能的导弹测试用开关电源包括输入整流滤波单元、功率转换单元、输出整流滤波单元、辅助电源单元、PWM控制单元和保护及显示单元，所述输入整流滤波单元接收外部的三相交流电输入信号，并把该信号整流为直流信号送至功率转换单元，所述功率转换单元一电压输出端连接输出整流滤波单元，一电流输出端端连接PWM控制单元，所述输出整流滤波单元对接收的信号进行整流转换为直流电压输出信号，并将该直流电压输出信号送至PWM控制单元，由所述PWM控制单元反馈给所述功率转换单元，所述PWM控制单元还连接有一保护及显示单元，该保护及显示单元与外部三相交流电输入信号及所述输出整流滤波单元的直流电压输出信号连接。所述开关电源还包括辅助电源单元，所述辅助电源单元分别与所述PWM控制单元和保护及显示单元连接。

如图2所示为功率转换电路原理图，电源功率转换电路采用电流型控制的双管正激电路拓扑结构，交流输入电压通过整流、滤波后变成高压直流电，经开关管V1、V2和变压器T1转换成脉冲宽度可调的高频脉冲电压，然后经二极管VD3整流、VD4续流，电感L2和电容C2滤波后给负载提供稳定的直流电压。脉宽调制电路通过检测输出电压结合负反馈控制开关管V1和V2的导通与关断，使输出电压不受输入电压和负载变化的影响。

由于具有二极管VD1和VD2钳位，因此开关管V1和V2仅承受一倍的直流输入电压，而单管正激电路拓扑结构的开关管承受两倍直流输入电压，同时，该拓扑结构与全桥电路拓扑相比，没有上下桥臂直通短路的可能性。相比之下，双管正激电路拓扑具有结构简单、可靠性高的特点，此电路拓扑结构已经在拓扑公司生产的多个型号电源中得到成功应用。

开关管V1和V2上承受的最大电压为三相输入电压经过整流滤波后直流电压，考虑到电网±15%的波动，开关管上最大电压为590V。开关管上流过的最大平均电流在电源输入电压最低，且满载输出时出现。电源最大输出功率为P_oMAX=16250W，假设电源总效率为η=0.90。电网电压最低时输入直流电压为437V，则开关管最大平均电流为

考虑到元器件降额设计和流过开关管的峰值电流将稍高于最大平均电流，电源的开关管选用了功率场效应管IXFH23N80Q，图2中的V1和V2分别用12个IXFH23N80Q并联。单只该开关管能承受的最大电压为800V，最大电流为27A，满足元器件的降额要求。

整流、续流二极管VD3和VD4上承受的最大反向电压为：V₀/D=65V/0.4=163V。由于变压器漏感以及二极管反向恢复过程的影响，实际最大反向电压约为它的两倍，即326V。整流、续流二极管上流过的最大电流即为电源的最大输出电流250A。实际电路中，我们采用了3组快恢复功率二极管MEK300-06DA并联，单只该二极管能承受的最大电压为600V，最大电流为300A，满足元器件的降额要求。

如图3所示为脉宽调制电路示意图，电源的脉宽调制电路采用了以UC1825芯片为核心的峰值电流型控制电路。该控制电路有两个反馈环，一个由接收输出电压采样信号的误差放大器构成的电压外环（由N2A、C1-C2、R1-R2和电压采样信号Vout组成）和一个由接收初级峰值电流采样信号的PWM比较器构成的电流内环（由R4、R7、C4-C5和初级峰值电流采样信号Iswitch组成）。通过检测电源的输出电压和原边电流，控制电路产生脉冲宽度调制信号来控制开关管的导通与关断，从而控制电源的输出。

电源具有逐脉冲电流检测功能，初级峰值电流采样信号Iswitch经分压后输入芯片的9脚，当输出负载发生短路或其它故障导致输入回路电流过大时，芯片将立即关闭该驱动脉冲使开关管停止工作从而迅速有效关闭电源，防止故障范围扩大，提高供电系统的可靠性。

如图4所示为辅助电源单元示意图，电源设计了输入缓启动电路。在电源开机的瞬间通过限流电阻（R1～R3，330Ω/10W）对输入滤波电容（C1、C2，4700μF/450V）充电，当输入滤波电容充电结束时，交流接触器（K1，38A/380V）自动将限流电阻短路，从而有效的减缓输入冲击电流，增强电源稳定性，减小对电网冲击。

如图5为电源保护电路示意图。电源拥有输入异常、输出过压、输出限流等多项保护。首先利用采样电路或传感器将所需要的保护信号转换为需要的触发电平（V2），接入比较器（N1A）的正相输入端（3脚），通过与基准电压（V1）进行比较从而产生保护信号或正常信号；

一旦有故障发生，保护电路将比较器（N1A）的输出端（1脚）置高，时基电路555被触发，3脚置低且被锁定，点亮保护指示灯，7脚送出保护信号；

从采样电路开始一直到保护信号输出，进行了抗干扰设计，在信号处理过程中，避免使用小信号传导和进行判断，避免了保护电路因各种原因误动作。同时，根据用户实际使用情况和负载特性，保护电路的响应时间可以通过R5、R6和C1调节，响应点可以通过RP1调节；

该电路具有有故障记忆功能。当发生保护后N2的3脚置低，点亮相应的指示灯并一直保持，帮助操作人员判断故障部位。

Protect管脚与电源的CPU连接,CPU记录下故障的时间和故障方式,存到EEPROM内,可以直接通过电脑串口访问EEPROM内部的数据。

所述具有有故障记忆功能的导弹测试用开关电源工作时，外部的三相交流电经输入整流滤波单元整流成直流电后送至功率转换单元转换成脉冲宽度可调的高频脉冲电压，然后经输出整流滤波单元调整为直流电压后输出；PWM控制单元采集输出整流滤波单元的输出电压及功率转换单元的输入电流并产生PWM信号来控制功率转换单元的输出；辅助电源单元为PWM控制单元和保护及显示单元供电；保护及显示单元从电源输入端采集输入电压，从电源输出端采集输出电压电流，当输入电压，输出电压、电流出现异常时向PWM控制单元发出控制信号使电源停止工作，同时保护及显示单元还负责显示电源当前的工作状态。具体为保护信号受到触发后，进入保护状态，给CPU一个保护信号,CPU将该保护信号进行解析,存放在EEPROM中,每次重新上电后可以在EEPROM内读取保护的状态和次数。这种设计使得电源每次出现的故障都进行存贮和显示，有利于设计和维修人员分析和改进，避免偶然出现的故障所带来的潜在风险。

Claims

1.一种具有故障记忆功能的导弹测试用开关电源，其特征在于，该开关电源包括输入整流滤波单元、功率转换单元、输出整流滤波单元、辅助电源单元、PWM控制单元和保护及显示单元，所述输入整流滤波单元接收外部的三相交流电输入信号，并把该信号整流为直流信号送至功率转换单元，所述功率转换单元一电压输出端连接输出整流滤波单元，一电流输出端端连接PWM控制单元，所述输出整流滤波单元对接收的信号进行整流转换为直流电压输出信号，并将该直流电压输出信号送至PWM控制单元，由所述PWM控制单元反馈给所述功率转换单元，所述PWM控制单元还连接有一保护及显示单元，该保护及显示单元用于对输入电压、输出电压和电流进行监测并控制开关电源是否停止工作，所示保护及显示单元与外部三相交流电输入信号及所述输出整流滤波单元的直流电压输出信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有故障记忆功能的导弹测试用开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括辅助电源单元，所述辅助电源单元分别与所述PWM控制单元和保护及显示单元连接。