CN104460423B - 一种驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动控制电路，该电路包括：第一控制板，第一控制板上集成第一译码电路、第一总线控制电路、第一限流电路和第一驱动电路；第一译码电路接收控制指令并进行译码后，输出各个通道的切换控制脉冲电平给第一总线控制电路；第一总线控制电路对各个通道的切换控制脉冲电平进行升压后发送给第一限流电路；第一限流电路对升压后的切换控制脉冲电平分别进行限流保护，并发送给第一驱动电路；第一驱动电路根据升压和限流保护后的各个通道的切换控制脉冲电平，向多个通道输出驱动控制指令以控制多个通道的导通或关断。本发明的这种驱动控制电路提高了信号切换的可靠性，电路结构简化、高度集成，满足了航天产品小型化、轻量化的使用需求。

Description

一种驱动控制电路

技术领域

本发明涉及星载驱动控制技术领域，具体涉及一种驱动控制电路。

背景技术

由于天基平台所处的独特太空环境，使得星载电子载荷系统在电波频谱普查、信息收集等领域具备独特的、不可替代的地位。出于经济和时效的考虑，目前，星载电子载荷系统一般都兼顾宽谱系、多目标设计。不同的频段、目标都需由专门的天线对应接收，这势必增加了卫星载荷天线的数量，与之对应的开关矩阵就需要把多路侦收信号切换到对应的接收通道，这造成了开关矩阵的切换控制极其繁杂，影响开关矩阵执行切换控制的准确度和可靠性，基于星载电子系统对信号切换的高可靠性要求，亟需能够简化信号切换电路并能够提供高可靠性驱动控制方案。

发明内容

本发明提供了一种驱动控制电路，能够简化信号切换电路并能够提供高可靠性驱动控制。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种驱动控制电路，该电路包括：第一控制板，第一控制板上集成有第一译码电路、第一总线控制电路、第一限流电路和第一驱动电路；

第一译码电路，用于接收输入的控制指令并对控制指令进行译码后，输出各个通道的切换控制脉冲电平给第一总线控制电路；

第一总线控制电路，用于对各个通道的切换控制脉冲电平进行升压，并将升压后的切换控制脉冲电平发送给第一限流电路；

第一限流电路，包括设置在多个通道中的多路限流通道，用于对升压后的各个通道的切换控制脉冲电平分别进行限流保护，并将限流保护后的各个通道的切换控制脉冲电平发送给第一驱动电路；

第一驱动电路，用于根据升压和限流保护后的各个通道的切换控制脉冲电平，向多个通道输出驱动控制指令以控制多个通道的导通或关断。

可选地，该电路还包括至少一个第二控制板；

第二控制板上集成有第二译码电路、第二总线控制电路、第二限流电路和第二驱动电路；

在第一控制板中的第一总线控制电路和第一限流电路之间设置第一隔离电路；

在第二控制板中的第二总线控制电路和第二限流电路之间设置第二隔离电路；

第一控制板和第二控制板通过第一隔离电路和第二隔离电路相连接，以实现第二控制板对第一控制板的备份冗余。

可选地，第一隔离电路包括设置在第一控制板各个通道中的多路隔离通道，每路隔离通道由电阻和二极管串联构成；

第二隔离电路包括设置在第二控制板各个通道中的多路隔离通道，每路隔离通道由电阻和二极管串联构成；

第一隔离电路和第二隔离电路对应的隔离通道中的二极管的负极一一相连。

可选地，第二控制板的数量为两个；

第一控制板与两个第二控制板之间，通过第一控制板上的第一隔离电路和两个第二控制板上各自的第二隔离电路分别相连接，以实现两个第二控制板对第一控制板的备份冗余。

可选地，第一、第二译码电路为：现场可编程门阵列FPGA译码器。

可选地，第一、第二隔离电路中电阻的阻值均1千欧姆，二极管均为2CK系列的二极管；

第一、第二隔离电路中电阻和二极管的质量等级均为CAST C级。

可选地，第一、第二总线控制电路为：宇航级总线控制器。

可选地，第一、第二限流电路包括设置在各个通道中的多路限流通道，每路限流通道包括一个限流电阻，限流电阻的阻值均为100欧姆。

可选地，第一、第二驱动电路包括设置在每个控制板各个通道中的多路驱动通道，每路驱动通道包括4个达林顿管，4个达林顿管之间两两串并连接。

可选地，驱动控制电路用于射频开关矩阵或者继电器开关矩阵的驱动控制。

本发明的这种驱动控制电路，通过采用冷备份设计，提高了电路的可靠性；并且使用大规模、可编程的集成电路作为译码电路，简化了电路结构；通过隔离电路，防止潜连通电压的扩散；采用限流电路，保证驱动电路出现短路等故障时总线电压的安全。该电路高度集成、结构简化，并且可靠性高，满足了航天产品小型化、轻量化的使用需求。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种驱动控制电路的结构框图；

图2是本发明一个实施例提供的一种驱动控制电路的电路图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：针对卫星载荷天线的数量增加，与之对应的开关矩阵需要把多路侦收信号切换到对应的接收通道，造成开关矩阵的切换控制极其繁杂，现有信号切换控制方案可靠性难以保证的问题，提供了一种高可靠性的驱动控制电路，该驱动控制电路利用冗余备份思想，在一块控制板处于工作状态进行信号驱动控制时，同时提供至少一个备用的控制板，确保开关矩阵信号切换的可靠控制，进而提高了适用于航天产品的开关矩阵驱动控制实现信号切换的可靠性。

图1是本发明一个实施例提供的驱动控制电路的结构框图，参见图1，本发明的这种驱动控制电路100包括第一控制板，第一控制板上集成有第一译码电路101、第一总线控制电路102、第一限流电路103和第一驱动电路104；第一译码电路101，用于接收输入的控制指令，并对控制指令进行译码后，输出各个通道的切换控制脉冲电平给第一总线控制电路102；第一总线控制电路102，用于对各个通道的切换控制脉冲电平进行升压，并将升压后的切换控制脉冲电平发送给第一限流电路103；第一限流电路103，包括设置在多个通道中的多路限流通道，用于对升压后的各个通道的切换控制脉冲电平分别进行限流保护，并将限流保护后的各个通道的切换控制脉冲电平发送给第一驱动电路104；第一驱动电路104，用于根据升压和限流保护后的各个通道的切换控制脉冲电平，向多个通道输出驱动控制指令以控制多个通道的导通或关断。

由于卫星载荷天线的数量日益增多，星载电子载荷系统通常需要对接收的天线信号进行分时处理，并利用多通道切换的方法进行驱动控制实现信号的切换，本发明的这种驱动控制电路用于包括多个通道对信号进行切换控制的场合，具体的该驱动控制电路包括一个控制板，外部输入的控制指令通过控制板上的译码电路进行译码，输出切换控制脉冲电平，该控制脉冲电平经总线控制电路进行升压抬升后经限流电路接入驱动电路，控制驱动电路的导通或者截止，输出驱动控制指令以实现信号的切换。该驱动控制电路简单、可靠性高。

图2是本发明一个实施例提供的一种驱动控制电路的电路图，参见图2，在本实施例中，将图1所示的驱动控制电路用于开关矩阵中，以控制开关矩阵中开关的导通或者关断实现信号的切换控制，该开关矩阵可以是射频开关矩阵或者继电器开关矩阵。本发明的这种驱动控制电路包括三块控制板，其中控制板1(即第一控制板)作为当前处于工作状态的控制板实现信号的切换控制，两个第二控制板作为控制板1的双冷备份冗余控制板。为了便于说明，将两个第二控制板进行区分为：控制板2和控制板3。在本发明的一个实施例中，基于系统的电路结构简化以及能够完成备份、确保高可靠性切换控制考虑，采用了两个第二控制板作为备份控制板。

控制板1上集成有第二译码电路11、第二总线控制电路12、第二限流电路14和第二驱动电路15；

控制板2上集成有第二译码电路21、第二总线控制电路22、第二限流电路24和第二驱动电路25；

控制板3上集成有第三译码电路31、第三总线控制电路32、第二限流电路34和第二驱动电路35；

在控制板1中的第一总线控制电路12和第一限流电路14之间设置第一隔离电路13；

在控制板2中的第二总线控制电路22和第二限流电路24之间设置第二隔离电路23；

在控制板3中的第三总线控制电路32和第三限流电路34之间设置第三隔离电路33；

控制板1、控制板2以及控制板3通过第一隔离电路13、第二隔离电路23以及第三隔离电路33相连接，以实现两个第二控制板对第一控制板的备份冗余。

参见图2，第一隔离电路13包括设置在控制板1各个通道中的多路隔离通道，每路隔离通道由电阻(R1-R63)和二极管(V1-V63)串联构成；

第二隔离电路23包括设置在控制板2各个通道中的多路隔离通道，每路隔离通道由电阻(R64-R126)和二极管(V64-V126)串联构成；

第三隔离电路33包括设置在控制板3各个通道中的多路隔离通道，每路隔离通道由电阻(R127-R189)和二极管(V127-V189)串联构成；

第一隔离电路13、第二隔离电路23以及第三隔离电路33对应的隔离通道中的二极管的负极一一相连。具体的，参见图2，二极管V1、V64和V127的负极连接在一起；二极管V31、V94和V157的负极连接在一起；二极管V63、V126和V189的负极连接在一起。需要说明的是，图2只是示意性的画出了每个控制板中由3个电阻和3个二极管分别串联组成隔离电路，并将控制板1中的3个二极管的负极与控制板2中的3个二极管的负极、控制板3中的3个二极管的负极一一对应连接。实际应用中，每一个控制板的隔离电路中的二极管的负极都是与对应的控制板的隔离通道中的二极管的负极连接的。另外，本实施例以每个控制板输出63路控制状态为例进行说明。在实际的应用中，三个控制板中各自的隔离电路中与对应的隔离通道中的二极管负极都是一一连接的。并且，根据使用的开关矩阵的规模，隔离电路、与隔离电路相匹配的限流电路和驱动电路的数量不限于本实施例中63路。通过对应的隔离通道，将三个控制板之间连接，在其中某一个控制板发生故障的情况下，控制指令信号可以通过其他两个控制板相应的通道进行驱动控制，每一个控制板均能独立实现对切换指令的译码并完成切换控制，实现了对控制板1的双冷备份，增加系统的可靠性。

在本实施例中，第一译码电路11为现场可编程门阵列FPGA译码器。在本发明的其他实施例中也可以选择其他大规模、可编程集成电路来实现译码和控制脉冲电平的输出，只要这种集成电路的输入输出I/O引脚能够满足开关矩阵的规模和信号的切换状态即可。使用大规模、可编程的集成电路是为了节省电路的空间和体积，减轻驱动控制电路的重量，实现电路元件高度集成满足航天电子产品小型化和轻量化的使用需求。

在本实施例中，第一总线控制电路11、第二总线控制电路21、第三总线控制电路31均为宇航级总线控制器，具体型号是164245。

在本实施例中，第一隔离电路13、第二隔离电路23和第三隔离电路33中的电阻采用的是质量等级为CAST C级，阻值为1千欧姆的电阻；二极管采用的是质量等级为CAST C级的2CK系列的二极管。

在本实施例中，第一限流电路14、第二限流电路24和第三限流电路34中的每一路限流通道都包括一个限流电阻(如图2中示意的电阻R190、电阻R221和电阻R253)，限流电阻的阻值均为100欧姆，质量等级均为CAST C级。

在本实施例中，参见图2，第一驱动电路15、第二驱动电路25和第三驱动电路35包括设置在控制板1、控制板2和控制板3上的多路驱动通道，每路驱动通道包括4个达林顿管，4个达林顿管之间两两串并连接。其中，达林顿管的质量等级为CAST C级。每个驱动通道，采用4个达林管两两串并连接的接法防止单个达林顿管开路失效、短路失效时影响整个电路的驱动性能。图2只是示意性的示出了每个控制板中的一路驱动通道，在实际应用中，应当根据开关矩阵的规模和信号切换的需要进行配置。

参见图2，本发明的这种驱动控制电路的工作过程(以控制板1为例)为：外部输入的切换指令送入现场可编程门阵列FPGA译码器11后，由FPGA译码器11输出切换控制脉冲电平，该控制脉冲电平经总线控制器12进行电压抬升后，经隔离电路13和限流电路14将信号送入驱动电路15的基极，控制驱动电路的导通与截止，改变开关的导通或关断状态，实现信号切换控制。

其中，控制指令由星载载荷电子系统中的星务计算机根据自身的任务设置生成，并将该控制指令发送给控制板上的译码器。

通过上述过程，完成开关矩阵的复杂驱动控制动作，实现了卫星天线侦收信号的高可靠切换控制。

综上所述，本发明的这种驱动控制电路具有以下优点：

1、通过冷备份冗余，提高电路的可靠性；本发明通过三个控制板的控制端口均可实现独立驱动控制，输出多路控制信号，实现开关矩阵的驱动控制。

2、通过采用隔离电路，防止输出脉冲电平之间潜连通电压的扩散。

3、采用限流电路，保证后级的驱动电路出现短路故障时总线电压的安全。

本发明的这种驱动控制电路结构简单、可靠性高能够保证信号切换的准确度，驱动电流大、适用广泛；同时，克服了现有的切换控制实现方法对控制指令进行锁存、译码输出控制电平，需要较多的I/O控制接口，导致切换电路体积庞大、重量增加不适应航天电子产品使用的缺陷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种驱动控制电路，其特征在于，该电路包括第一控制板，所述第一控制板上集成有第一译码电路、第一总线控制电路、第一限流电路和第一驱动电路；

所述第一译码电路，用于接收输入的控制指令并对所述控制指令进行译码后，输出各个通道的切换控制脉冲电平给所述第一总线控制电路；

所述第一总线控制电路，用于对所述各个通道的切换控制脉冲电平进行升压，并将升压后的切换控制脉冲电平发送给所述第一限流电路；

所述第一限流电路，用于对升压后的所述各个通道的切换控制脉冲电平分别进行限流保护，并将限流保护后的所述各个通道的切换控制脉冲电平发送给所述第一驱动电路；

所述第一驱动电路，用于根据升压和限流保护后的所述各个通道的切换控制脉冲电平，向多个通道输出驱动控制指令以控制多个通道的导通或关断；

该电路还包括至少一个第二控制板；

所述第二控制板上集成有第二译码电路、第二总线控制电路、第二限流电路和第二驱动电路；

在所述第一控制板中的所述第一总线控制电路和所述第一限流电路之间设置第一隔离电路；

在所述第二控制板中的所述第二总线控制电路和所述第二限流电路之间设置第二隔离电路；

所述第一控制板和所述第二控制板通过所述第一隔离电路和所述第二隔离电路相连接，以实现所述第二控制板对所述第一控制板的备份冗余；

所述第一隔离电路包括设置在所述第一控制板各个通道中的多路隔离通道，每路隔离通道由电阻和二极管串联构成；

所述第二隔离电路包括设置在所述第二控制板各个通道中的多路隔离通道，每路隔离通道由电阻和二极管串联构成；

所述第一隔离电路和所述第二隔离电路对应的隔离通道中的二极管的负极一一相连。

2.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第二控制板的数量为两个；

所述第一控制板与两个所述第二控制板之间，通过所述第一控制板上的第一隔离电路和两个所述第二控制板上各自的第二隔离电路分别相连接，以实现两个所述第二控制板对所述第一控制板的备份冗余。

3.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第一、第二译码电路为：现场可编程门阵列FPGA译码器。

4.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第一、第二隔离电路中电阻的阻值均1千欧姆，二极管均为2CK系列的二极管；

所述第一、第二隔离电路中电阻和二极管的质量等级均为CAST C级。

5.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第一、第二总线控制电路为：宇航级总线控制器。

6.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第一、第二限流电路包括设置在各个通道中的多路限流通道，每路限流通道包括一个限流电阻，所述限流电阻的阻值均为100欧姆。

7.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第一、第二驱动电路包括设置在每个控制板各个通道中的多路驱动通道，每路驱动通道包括4个达林顿管，所述4个达林顿管之间两两串并连接。

8.如权利要求1-7中任一项所述的驱动控制电路，其特征在于，所述驱动控制电路用于射频开关矩阵或者继电器开关矩阵的驱动控制。