CN104583077B - 适合于切断电气设备的电力供应的电路以及包括该电路的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适合于切断电气设备的电力供应的电路，所述电路包括电气设备和所述电气设备的供电电压源，还具有至少两个离散电气信号作为输入，所述离散电气信号的值决定设备的电力供应的切断，所述电路的特征在于同样包括：至少两个用于切断电力供应的模块，其连接在电压源和电气设备之间，用于切断电力供应的每个模块根据所述离散电气信号的值进行控制；以及并联的至少两个用于比较所述离散电气信号的模块，其中切断电力供应的模块中的至少一个通过用于比较所述离散信号的模块的输出进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及控制系统或设备的安全的领域，具体而言是电子的系统或设备，尤其是飞行器上的机载电子系统或设备。
背景技术
在满足了条件之后，电气系统就能够得到控制。
一个已知的方案是将电力系统的电源连接到配置成测试指示满足条件的离散信号的电路。
例如，在飞行器的情况下，一些电气设备应当在飞行时被切断，比如，在用于采集、处理和通信航空电子数据的系统的情况下，无线传输无线电模块必须被切断以便不干扰飞行器运行。
通过连接到开关的与逻辑门，可以在必要时简单地切断无线电模块的电力供应。
然而，这样的方案在需要特别高的安全水平时并不令人满意。例如，对于表现出巨大风险的电气设备的电力供应需要的可靠性水平大约在10–9传输风险每飞行小时。
发明内容
提出本发明以克服这些缺陷中的至少一个。
为了该目的，本发明提出一种适合于切断电气设备的电力供应的电路，所述电路包括电气设备和对所述电气设备供电的电压源，并且进一步输入有至少两个离散电气信号，其值确定设备的电力供应的切断，
所述电路的特征在于其包括：
-串联连接的至少两个用于切断电力供应的模块，其连接在电压源和电气设备之间，用于切断电力供应的每个模块根据所述离散电气信号的值进行控制，以及
-并联的至少两个用于比较所述离散电气信号的模块，
其中切断电力供应的模块中的至少一个通过比较所述离散信号的模块的输出进行控制。
本发明是通过单独采用或采用任何技术上可能的组合的以下特征而得以有利地完成：
-切断电力供应的第一模块适合于在从比较所述离散电气信号的模块发出的信号之间相异的情况下产生短路；
-其包括至少一个用于在短路的情况下将电压源与电路的元件隔离的熔断器；
-切断电力供应的模块具有不同的电子结构；
-其包括三个连续的开关对，每对开关包括两个串联连接的开关，每对开关都在上游对中的第一开关的输出和地之间并联连接，其中每对开关都通过离散电气信号的函数控制，并且根据命令相对于彼此以相反的方式作用；
-开关对适用于只要在至少一对中的开关具有在“永久导体”模式下的故障就引起短路；
-通过比较所述离散信号的模块的输出控制的切断电力供应的模块包括在电源压和地之间并行连接的三个开关，每个开关通过比较所述离散电气信号的模块的电气输出信号的逻辑函数进行控制；
-比较所述离散电气信号的模块的电气输出信号的逻辑函数是逻辑或函数；
-比较所述离散电气信号的模块具有不同的电子结构，其适合于对离散电气信号输入的值实施异或逻辑函数，所述异或逻辑函数优选以负逻辑或正逻辑实施。
本发明还涉及一种用于采集、处理和通信航空电子数据的系统，其包括根据本发明的电路。
本发明的电路包括多个组件，电路的安全水平为10–9左右的供电设备风险每飞行小时。此外，通过使用根据它们的状态而可以相互作用的多个级，确保电路对于可能影响组件的故障是稳健的，同时使得能够仅在必须的时候对电气设备供电。安全水平串联接入意味着连续条件的总和对于设备的未规定的上电来说是必须的，从而产生：切断模块的同时故障、比较模块的同时故障。
附图说明
本发明的其它特征、目的和优点将从下面的描述中显现出来，其纯粹是说明性的并且非限制性的，并且必须参照所附附图来阅读，在所附附图中：
-图1示出了根据本发明的实施方案的用于采集、处理和通信航空电子数据的系统；
-图2示出了根据本发明的实施方案的电路的概括图；
-图3示出了根据本发明的实施方案的电路的图示。
具体实施方式
关于图1，用于采集、处理和通信航空电子数据的系统包括：
-用于采集指示飞行器的状态的离散电气信号x1、x2、x3的单元(未示出)；
-无线电模块2，其适合于将航空电子数据从系统传递至远程站；
-对无线电模块2供电的电压源+Vpp，以及
-用于无线电模块2的电力供应的电路1，其使得在飞行器处于飞行时能够切断无线电模块2的供电。
飞行器的状态例如为处于飞行、在地面上等。当飞行器在地面上时，指示飞行器已经着陆的离散电气信号例如为：指示飞行器的重量存在于轮子上的信号，或者指示飞行器的门被打开的信号。
电源电路可以通过由离散电气信号的逻辑函数(fonction logique)控制的开关进行建模(参见图1)。
逻辑函数指的是具有一个或更多个变量的一系列逻辑操作。已知的逻辑函数为：与、或、异或等。
关于图2，电路1接收作为输入的至少两个离散电气信号，优选三个离散电气信号x1、x2、x3，并且包括电压源+Vpp。离散电气信号的值决定无线电模块2的电力供电。在这种情况下，在图2和图3的实施方案中，为了使无线电模块2被供电，离散电气信号必须都等于1。
自然地，可以设想接收作为输入的更多数量的离散电气信号的电路。
电路在正常工作的情况下使得能够根据离散电气信号的值提供对电气设备2的电力供应。
下文考虑到了离散电气信号的逻辑值。具体地，考虑的是，离散电气信号具有高态，也就是说如果其反映可以对电气设备供电所依据的条件(例如，如果飞行器已经着陆)，则逻辑1值，以及考虑的是，离散电气信号具有低态，也就是说如果其反映不应对电气设备供电所依据的条件，则逻辑0值。
关于图2和图3，考虑的是，如果电气设备2被供电，则离散电气信号必须全部三个都为高态。
正如下面将描述的，如果仅一个组件被用于测试离散信号的值，则该组件具有并非无关紧要的故障的可能性，使得在电气设备不应当被供电时被供电。
为了克服这个问题，电路具有多个相互作用的级。在每一级中，能够防止具有与离散信号不一致状态的组件的故障。
这使得能够降低在电气设备不应被供电时而供电的可能性。
这是因为，电路故障的可能性应为10–9左右，而电子组件单独具有10–6左右的故障的可能性。
电路包括两个串联连接的，用于切断电力供应的模块A1、A2，每个模块都根据离散电气信号的值进行控制。
切断模块A1、A2连接在电压源+Vpp和电气设备2之间。
有利地，两个用于切断电力供应的模块A1、A2具有不同的电子结构，以便验证离散电气信号的值(即其是不同的并因此同样地易于故障)，因此以便于降低电气设备的供电错误的概率。
电路进一步包括两个并行设置的用于比较离散电气信号的模块C1、C2。该比较模块作为输入接收的是离散电气信号，该模块的输出是具有高态(“1”)或者低态(“0”)的电气信号。
第一电力供应切断模块
有利地，电力供应模块中的一个，模块A1设置在最远的上游，通过比较离散电气信号的模块C1、C2的输出电气信号进行控制。
该电力供应切断模块A1包括三个并联的开关T，其连接在供电电压源+Vpp的输出和地之间。这些开关T有利地为CMOS晶体管。
这三个开关T接收相同的信号作为输入，其为比较离散电气信号的模块C1、C2的输出电气信号的逻辑函数，有利地为逻辑或函数。从比较模块发出的电气信号是具有高态(“1”)或低态(“0”)的逻辑信号。
在开关T中的一个故障的情况下，开关的冗余维持切断模块A1的正确运行。
参照图3，开关有利地为CMOS晶体管，使得：
-如果它们通过处于1的信号进行控制，晶体管闭合，
-如果它们通过处于0的信号进行控制，晶体管断开。
当开关中的一个接收处于高态(“1”)的电气信号作为输入时，则开关中的一个的闭合将电气设备2与电压源+Vpp隔离并引起短路。因此电路1有利地包括熔断器FUSE，其在短路的情况下将电压源与电路的其他元件隔离。
回到图2，比较离散电气信号的值的模块C1、C2两者都使用在两个离散电气信号x1和x2之间的逻辑函数异或(OU exclusif)、或者“异或(XOR)”。
有利地，比较模块C1、C2具有不同的电子结构以实施该逻辑函数，以便消除共同的故障模式，并因此比如果逻辑函数被同样地计算的情况下创建更可靠的信息冗余。
例如，在模块C1的这种情况下，逻辑函数可以在其中一个模块中通过正逻辑实施，并且在模块C2的这种情况下，逻辑函数可以在其他模块中通过负逻辑实施。
更精确地，模块C1包括在两个离散电气信号x1、x2之间的第一“异或”逻辑门，其输出通过RC类型的低通滤波器进行滤波，经滤波的输出作为第二“异或”逻辑门的输入，它的其他输入连接至地。
对于模块C2，其包括并联的“与非”逻辑门和“或非”逻辑门，其每个都具有两个离散电气信号作为它们的输入。“或非”逻辑门的输出是另一个“或非”逻辑门的输入，它的其他输入连接至地。
“与非”逻辑门的输出构成新“与非”逻辑门的输入，它的其他输入为第二“或非”逻辑门的输出。
第二“与非”逻辑门的输出因此被复制，以构成第三“与非”逻辑门的两个输入。该门的输出通过RC类型的低通滤波器进行滤波，经滤波的输出构成第三“或非”门的输入，它的其他输入连接至地。
最终，第三“或非”门的输出本身是第四“或非”门的输入，它的第二输入连接至地。
其中一个模块的每个输出被分解成三个(détriplée)，以与其他模块的输出进行比较，在模块的输出处的逻辑或函数未在图中示出。
如之前所陈述的，在这种情况中，离散电气信号必须全部都处于高(“1”)态，以使得能够通过电压源进行电气设备2的供电。
非限制性地，每个离散电气信号能够在对所述比较模块C1、C2供电之前，最初通过反相器I1、I2进行反相(见图3)。
之前描述的比较模块C1、C2的结构使得能够获得下面的功能：
-如果两个离散电气信号x1、x2都处于高(“1”)态或两个都处于低(“0”)态，则比较模块C1、C2两者都传送处于低(“0”)态的电气信号，使得全部晶体管T都打开，并且不切断对电气设备的供电；
-如果其中一个离散电气信号处于高(“1”)态并且其他的处于低(“0”)态，则模块C1、C2两者都传送处于高(“1”)态的电气信号，使得全部晶体管都闭合，产生短路并且切断模块TELIT的供电。
如果在比较模块C1、C2中的一个或其他组件中的故障引起在比较模块C1和C2的输出信号之间的相异，则每个晶体管T都接收处于高(“1”)态的电气信号，因此导致短路并切断电气设备2的供电。
如将会被理解的，在从比较模块C1、C2发出的信号之间相异的情况下会引起短路。相异或者由于离散电气信号是不同这样的事实引起，或者由于比较模块的组件的故障引起。
第二电力供应切断模块
在图2中，电路1的第二切断模块A2包括与输入至电路的离散电气信号一样多的连续开关对。在这种情况下，其包括三对连续的开关P1、P2和P3。
每对开关Pi都包括串联的两个开关Pi1、Pi2，并且来自第二的每对在设置在上游的第一开关对的输出和地之间并联连接。如果电力供应电压+Vpp没有被位于上游的第一切断模块A1切断，则第一对接收电力供应电压+Vpp作为输入。
每个开关有利地通过由相应的离散xi的函数控制的CMOS晶体管实施，因此，如果离散xi具有与控制设备2的供电的值一致的值，则第一开关是导通的并且第二开关是打开的。
在图2所示的情况下，切断模块A2使得能够在离散电气信号处于高(“1”)态时对电气设备供电，这对于当在通过处于低(“1”)态的输入控制时导通的每一对中的第一晶体管，以及对于随后打开的第二晶体管来说是必须的。
因此切断模块A2控制每个离散电气信号xi的值，并且使得能够在全部离散信号具有能够控制电气设备的供电时向电气设备供电。
另一方面，如果离散电气信号中的一个与能够对设备供电所需要的值不一致，则在对应对中的第一开关打开，以阻止供电。
此外，在电力供应切断模块A2的组件中的一个故障的情况下，例如，如果开关P1闭合而不是打开的话，开关对的级联防止模块被供电。
另外，在对Pi1和Pi2的关联中，当Pi1具有在“永久打开”模式中的故障时，其防止电气设备被供电，无论用于离散电气信号x1、x2或x3的命令如何。相反，当Pi1具有在“永久闭合”模式中的故障，并且离散电气信号x1、x2或x3处于不向电气设备供电的位置时，则Pi2将被控制为导通，并且将引起会毁坏将电气设备与电源隔离的熔断器FUSE的短路。
该电路1的效果为电路的其中一个组件的故障将不会引起通过电压源的对模块的供电。
Claims (11)
1.一种适合于切断电气设备的电力供应的电路，所述电路包括电气设备和对所述电气设备供电的电压源，并且进一步输入有至少两个离散电气信号，所述离散电气信号的值确定设备的电力供应的切断，
所述电路的特征在于其包括：
-串联连接的至少两个用于切断电力供应的模块(A1、A2)，其连接在电压源和电气设备之间，用于切断电力供应的每个模块根据所述离散电气信号的值进行控制，以及
-并联的至少两个用于比较所述离散电气信号的模块(C1、C2)，
其中切断电力供应的模块(A1、A2)中的至少一个通过比较所述离散电气信号的模块(C1、C2)的输出进行控制。
2.根据权利要求1所述的电路，其中切断电力供应的第一模块(A1)适合于在从比较所述离散电气信号的模块(C1、C2)发出的信号之间相异的情况下产生短路。
3.根据权利要求2所述的电路，进一步包括至少一个在短路的情况下将电压源与电路的元件隔离的熔断器(FUSE)。
4.根据权利要求1至3中的其中一项所述的电路，其中切断电力供应的模块具有不同的电子结构。
5.根据权利要求4所述的电路，包括三个连续的开关对(P1、P2、P3)，每对开关包括两个串联连接的开关(P11、P12、P21、P22、P31、P32)，每对开关都在上游对中的第一开关的输出和地之间并联连接，其中每对开关都通过离散电气信号的函数控制，并且根据命令相对于彼此以相反的方式作用。
6.根据权利要求5所述的电路，其中开关对适用于只要在至少一对中的开关具有在“永久导体”模式下的故障就引起短路。
7.根据权利要求1至3中的其中一项所述的电路，其中通过比较所述离散电气信号的模块的输出控制的切断电力供应的模块(A1)包括在电源压和地之间并行连接的三个开关(T)，每个开关通过比较所述离散电气信号的模块的电气输出信号的逻辑函数进行控制。
8.根据权利要求7所述的电路，其中比较所述离散电气信号的模块的电气输出信号的逻辑函数是逻辑或函数。
9.根据权利要求1至3中的其中一项所述的电路，其中比较所述离散电气信号的模块(C1、C2)具有不同的电子结构，其适合于对离散电气信号输入的值实施异或逻辑函数。
10.根据权利要求9所述的电路，其中，所述异或逻辑函数以负逻辑或正逻辑实施。
11.一种用于采集、处理和通信航空电子数据的系统，包括根据前述权利要求中的其中一项所述的电路。
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