CN106134499B - 一种模块电源的故障诊断及自动切换电路 - Google Patents
一种模块电源的故障诊断及自动切换电路Info
- Publication number
- CN106134499B CN106134499B CN201218000042.7A CN201218000042A CN106134499B CN 106134499 B CN106134499 B CN 106134499B CN 201218000042 A CN201218000042 A CN 201218000042A CN 106134499 B CN106134499 B CN 106134499B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power source
- modular power
- counter
- main part
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
本发明公开了一种模块电源的故障诊断及自动切换电路，对于并联冗余模块电源，通过计数器CD4060判断主份模块电源输出电压Vout1状态，当输出电压低于某一个值后，计数器以其基频开始计时，当达到所需要的时间后，计数器输出电源输出一个高电平信号，该电平信号通过三极管功率放大驱动磁保持继电器的线圈，磁保持继电器的触点控制MOS管的栅源电压，从而达到关闭主份电源输入，整个模块电源转为由备份模块电源工作。该模块电源的故障诊断及自动切换电路可广泛应用于要求高可靠、高效率模块电源场合。
Description
技术领域
本发明属于航天总体技术领域，涉及一种模块电源的故障诊断及自动切换电路。
背景技术
随着航天技术的飞速发展，航天器电源系统的功率容量不断增加，通信系列卫星的功率从(2～3)kW增加到(8～10)kW，最新一代的大容量通信卫星的功率将增加到(20～30)kW，设计寿命由8年增加到15年。此外，为了降低发射成本和提高发射的成功率，要求电子设备的可靠性不断的提高，由此要求对电子设备供电的模块电源的可靠性也在不断的提高。
为了解决模块电源的可靠性问题，现有多种方法，如提高器件电压、电流应力等的降额，对关键元器件进行并联使用，加大散热措施等。这些方法在工程实际中均有一定的应用范围，按照可靠性的相关理论，当元器件降额到一定程度后，再进一步的降额对产品可靠性的提高并不明显，因此第一种方法有一定的局限性。并联使用元器件后，并联中的单个元器件的失效会带来模块电源的输出性能下降或者失效。
为了避免元器件和系统级的失效，模块电源的冗余设计变得非常重要，当其中一个模块电源失效后，需要另外模块电源完成相同的功能率。既两个模块并联冗余，如果主份模块失效，可以有备份工作，该工作模式有一个缺点，即当主份模块输出发生短路失效后，主份模块自身存在一个较大的短路静态功耗，会对整个模块电源的可靠性带来影响。
本发明的详细内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种模块电源的故障诊断及自动切换电路。
本发明的技术解决方案是：
一种模块电源的故障诊断及自动切换电路，包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、电容C1、C2、C3、C4、三极管V1、继电器K1、MOS管M1、计数器IC1、主份模块电源、备份模块电源、二极管D1和D2；
外部母线输入负端连接MOS管M1源极的同时还连接电阻R1的一端、备份模块电源的输入负端、电容C1的一端和继电器K1一组触点的其中一个，MOS管的漏极连接主份模块电源的输入负端；电阻R1的另一端、电容C1的另一端、MOS管M1的栅极、电阻R2的一端和所述继电器K1一组触点的其中另一个连接在一起，电阻R2的另一端与外部母线输入正端、主份模块电源输入正端以及备份模块电源的输入正端连接在一起，
继电器K1的线包的输入正端连接电源VCC，继电器K1的线包的输入负端连接三极管V1的集电极，三极管V1的发射极接地，三极管V1的基极连接计数器IC1的信号输出端上，同时，三极管V1的基极还通过并连到一起的电阻R3和电容C2接地，
计数器IC1的供电端正输入端连接电源VCC的同时还通过电容C3接地，计数器IC1的接地端VSS接地；计数器IC1的复位端通过电阻R5接地，同时还通过电阻R4连接主份模块电源的输出正端，计数器IC1的三个时钟设置端分别依次通过电阻R6、电容C4和电阻R7接地；
主份模块电源的输出负端和备份模块电源的输出负端均接地，主份模块电源的输出正端通过二极管D1之后与备份模块电源的输出正端通过二极管D2之后合并在一起作为所述模块电源的故障诊断及自动切换电路的输出。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)采用本发明电路后，主份模块电源在发生短路故障后，可以自动关闭主份模块电源，避免由于短路功耗的存在，降低模块电源的可靠性。
(2)由于采用了计数器作为故障诊断电路核心，其设计简单，而且故障诊断的时间可以调整，提高了电路的灵活性。
(3)由于切换电路采用了磁保持继电器，可以永久性的把故障隔离，不会因为电源的重新启动，而重复进行故障诊断及切换动作。
附图说明
图1为本发明电路示意图。
具体实施方式
为了保证模块电源可靠性要求，两个单独采用磁隔离技术的模块电源，在电路实现的过程中，通过并联两个相同的模块电源达到冗余的目的，在主份模块电源发生短路故障后，通过故障诊断及自动切换电路，自动切换成备份模块电源工作。
采用磁隔离技术的模块电源是指该模块电源输入和输出(输出正或者负、地)在电气上完全隔离，隔离所使用的手段是采用磁场来实现。传统意义上所采用的光藕隔离由于受到空间辐照和单粒子等空间效应的影响，在光电转换过程中会出现较大的漂移，而采用磁隔离技术的模块电源则基本不受到空间效应的影响，因此本发明技术特别适合空间应用的模块电源。
模块电源并联冗余是指在各模块电源的输出正端串联一个二极管，然后两个二极管的阴极连接在一起组成输出的一端，模块电源的输出回线连接在一起组成整个变换器的输出回线。由于采用了二极管并联的结构，因此单个模块电源的故障都不会影响该变换器的输出故障，除非两个模块电源同时出现故障。由于正常情况下只有主份模块电源处于带载情况，备份模块电源处于空载状态，因此两个模块电源同时出现故障的概率非常低，应力分析法表明这种冗余模块电源15年寿命末期的可靠性指标：R≥0.999。
故障诊断及自动切换的功能是通过一个计数器的使能端来判读输出电压的有无，当输出电压低于某一个值后，计数器以其基频开始计时，当达到所需要的时间后，计数器输出电源输出一个高电平信号，该电平信号通过功率放大驱动磁保持继电器的线圈，磁保持继电器的触点控制浪涌MOS管的栅源电压，从而达到关闭电源输入的目的。
下面结合图1对本发明作进一步说明。
如图1所示为本发明电路的电路示意图，包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、电容C1、C2、C3、C4、三极管V1、继电器K1、MOS管M1、计数器IC1、主份模块电源、备份模块电源、二极管D1和D2；
外部母线输入负端连接MOS管M1源极的同时还连接电阻R1的一端、备份模块电源的输入负端、电容C1的一端和继电器K1一组触点的其中一个，MOS管的漏极连接主份模块电源的输入负端；电阻R1的另一端、电容C1的另一端、MOS管M1的源极、电阻R2的一端和所述继电器K1一组触点的其中另一个连接在一起，电阻R2的另一端与外部母线输入正端、主份模块电源输入正端以及备份模块电源的输入正端连接在一起，
继电器K1的线包的输入正端连接电源VCC，继电器K1的线包的输入负端连接三极管V1的集电极，三极管V1的发射极接地，三极管V1的基极连接计数器IC1的信号输出端Q13上，同时，三极管V1的基极还通过并连到一起的电阻R3和电容C2接地，
计数器IC1的供电端正输VCC入端连接电源VCC的同时还通过电容C3接地，计数器IC1的接地端VSS接地；计数器IC1的复位端RESET通过电阻R5接地，同时还通过电阻R4连接主份模块电源的输出正端，计数器IC1的三个时钟设置端CIN、COUT和COUT/分别依次通过电阻R6、电容C4和电阻R7接地；
主份模块电源的输出负端和备份模块电源的输出负端均接地，主份模块电源的输出正端通过二极管D1之后与备份模块电源的输出正端通过二极管D2之后合并在一起作为所述模块电源的故障诊断及自动切换电路的输出。
继电器K1采用磁保持继电器，计数器IC1可以采用CD4060芯片。
主备份模块电源，它们在电气上两个是完全相同的航天上常用的传统直流/直流变换器。隔离二极管D1、D2用来隔离主备份模块电源的输出，实现模块电源的冗余。
正常工作时，由主份模块电源功率输出，备份模块电源处于待机或空载输出状态，在主份模块电源故障时，通过判读主份模块电源输出电压Vout1低于计数器复位电路的门槛电压后，计数IC1开始以时间周期T进行计数。
经过t＝213·T的时间，计数器的信号输出端Q13输出一个高电平信号，该信号通过三极管V1放大后，驱动继电器K1的线包，继电器触点闭合，使得功率MOS管M1的栅源电压为零，功率MOS管M1断开，主份模块电源被关闭，备份模块电源开始输出，从而实现了模块电源的故障诊断及自动切换。
为了保证故障诊断及自动切换的可靠性，需要设置诊断故障时间t不应小于100ms，以防止误动作。
Claims (2)
1.一种模块电源的故障诊断及自动切换电路，其特征在于：包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、电容C1、C2、C3、C4、三极管V1、继电器K1、MOS管M1、计数器IC1、主份模块电源、备份模块电源、二极管D1和D2；
外部母线输入负端连接MOS管M1源极的同时还连接电阻R1的一端、备份模块电源的输入负端、电容C1的一端和继电器K1一组触点的其中一个，MOS管M1的漏极连接主份模块电源的输入负端；电阻R1的另一端、电容C1的另一端、MOS管M1的栅极、电阻R2的一端和所述继电器K1一组触点的其中另一个连接在一起，电阻R2的另一端与外部母线输入正端、主份模块电源输入正端以及备份模块电源的输入正端连接在一起，
继电器K1的线包的输入正端连接电源VCC，继电器K1的线包的输入负端连接三极管V1的集电极，三极管V1的发射极接地，三极管V1的基极连接计数器IC1的信号输出端上，同时，三极管V1的基极还通过并连到一起的电阻R3和电容C2接地，
计数器IC1的供电端正输入端连接电源VCC的同时还通过电容C3接地，计数器IC1的接地端接地；计数器IC1的复位端通过电阻R5接地，同时还通过电阻R4连接主份模块电源的输出正端，计数器IC1的三个时钟设置端分别依次通过电阻R6、电容C4和电阻R7接地；
主份模块电源的输出负端和备份模块电源的输出负端均接地，主份模块电源的输出正端通过二极管D1之后与备份模块电源的输出正端通过二极管D2之后合并在一起作为所述模块电源的故障诊断及自动切换电路的输出。
2.根据权利要求1所述的一种模块电源的故障诊断及自动切换电路，其特征在于：所述继电器K1采用磁保持继电器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201218000042.7A CN106134499B (zh) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | 一种模块电源的故障诊断及自动切换电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201218000042.7A CN106134499B (zh) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | 一种模块电源的故障诊断及自动切换电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106134499B true CN106134499B (zh) | 2014-05-28 |
Family
ID=57251045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201218000042.7A Expired - Fee Related CN106134499B (zh) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | 一种模块电源的故障诊断及自动切换电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106134499B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106549487A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-29 | 北京卫星制造厂 | 一种主备份电源故障检测及自动切换控制电路 |
| CN108037677A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-15 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 用于南极天文望远镜的潜隐故障自愈半实物仿真平台 |
-
2012
- 2012-02-21 CN CN201218000042.7A patent/CN106134499B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106549487A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-29 | 北京卫星制造厂 | 一种主备份电源故障检测及自动切换控制电路 |
| CN106549487B (zh) * | 2016-12-08 | 2019-02-19 | 北京卫星制造厂 | 一种主备份电源故障检测及自动切换控制电路 |
| CN108037677A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-15 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 用于南极天文望远镜的潜隐故障自愈半实物仿真平台 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109474020B (zh) | 一种光伏组件智能关断系统及其方法 | |
| CN106451657B (zh) | 防反接保护电路及防反接控制方法 | |
| CN103944238B (zh) | 高稳定便于维护的大功率动力电池 | |
| CN104467044A (zh) | 一种充电控制电路及充电器 | |
| CN201270416Y (zh) | 一种反接保护电路 | |
| CN205787014U (zh) | 一种直流接触器主触点检测电路 | |
| CN102684652A (zh) | 防mcu或驱动ic故障的同步脉冲控制电路 | |
| CN201937248U (zh) | 一种开关电源自锁保护电路 | |
| WO2016141764A1 (zh) | 一种智能太阳能光伏组件电路及其控制/保护方法 | |
| CN106134499B (zh) | 一种模块电源的故障诊断及自动切换电路 | |
| CN103390878A (zh) | 一种灯具电源输出过压保护电路及灯具 | |
| CN201742134U (zh) | 并联蓄电池组充放电保护装置 | |
| CN204304965U (zh) | 一种igbt推挽驱动电路 | |
| CN206250793U (zh) | 防反接保护电路 | |
| CN103138377A (zh) | 一种光伏组件优化器冗余直通装置以及控制方法 | |
| CN115663907B (zh) | 基于双工作模式asic芯片控制安全的光伏装置与发电系统 | |
| CN103208823A (zh) | 电池管理装置、方法以及应用该装置的电路 | |
| CN203415955U (zh) | 一种新型开关电源短路保护电路 | |
| CN216720889U (zh) | 一种用于光伏组件的关断装置及应用其的光伏系统 | |
| CN103490499A (zh) | 电源模组与电池结合的不间断供电方法 | |
| CN204258274U (zh) | 一种宽输入电压范围开关电源的过压及欠压保护电路 | |
| CN201584906U (zh) | 一种用于变压器中性点隔直装置中的晶闸管触发电路 | |
| CN103401220A (zh) | 一种新型开关电源短路保护电路及其保护方法 | |
| CN210867180U (zh) | 一种bms电流保护信号锁存与复位电路 | |
| CN211456993U (zh) | 高可靠性igbt/mosfet光耦驱动防直通保护电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR03 | Grant of secret patent right | ||
| GRSP | Grant of secret patent right | ||
| DC01 | Secret patent status has been lifted | ||
| DCSP | Declassification of secret patent | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140528 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |