CN106329920A - 回差式顺序分流调节器 - Google Patents

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马力君
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

本发明公开了一种回差式顺序分流调节器，包括：功率回路、滤波电路、主误差放大电路、基准电路、控制电路、驱动电路；功率回路包括太阳电池阵、场效应管、以及二极管；太阳电池阵与场效应管的漏极和源极电连接；滤波电路包括充放电电容和负载电阻；充放电电容和负载电阻之间串联连接；主误差放大电路包括第一放大器；场效应管的漏极通过二极管、负载电阻的一端、第一电阻与第一放大器的比较端子电连接；场效应管的源极通过负载电阻的另一端、第二电阻与第一放大器的比较端子电连接；控制电路包括第二放大器；欠压锁定电路；欠压锁定电路包括第三放大器；驱动电路包括第一PNP型三极管和第二PNP型三极管。

Description

回差式顺序分流调节器
技术领域
本发明涉及空间电源技术领域，特别是涉及一种高电压宽范围电源用的回差式顺序分流调节器。
背景技术
分流调节器是空间电源控制器中最主要的功率调节单元，卫星在轨工作的电能源输出完全依赖分流调节器的功率调节。目前我国卫星分流器调节器的电路形式包括线性分流调节器、PWM式开关分流调节器母线以及回差式分流调节器(Bang-Bang)等3种主要形式。虽然3种分流调节器的能源调控原理相同，但每种电路控制原理相差巨大。由于每一路太阳电池阵输出功率的限制，为了满足电源控制器功率要求，需要多路分流调节器按顺序联合工作，以满足功率调节要求。
每级分流器的工作性能的优劣与其电路形式密切相关，本发明专利主要目的是解决电源控制器在光照期由分流调节器可靠启动的技术问题，以满足空间电源控制器在轨故障后的恢复生存功能需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种回差式顺序分流调节器。该回差式顺序分流调节器增加了欠压分流锁定电路，保证了回差分流调节器启动时序情况，解决了卫星在轨中能源中断后的系统再恢复的技术问题；满足电源控制器在轨故障恢复生存功能应用需求。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种回差式顺序分流调节器，至少包括
功率回路；所述功率回路包括太阳电池阵、场效应管、以及二极管；所述太阳电池阵与场效应管的漏极和源极电连接；所述场效应管的源极接地；
滤波电路；所述滤波电路包括充放电电容和负载电阻；所述充放电电容和负载电阻之间组成串联回路；
主误差放大电路；所述主误差放大电路包括第一放大器；所述场效应管的漏极依次通过二极管、负载电阻的一端、第一电阻与第一放大器的比较端子电连接；所述场效应管的源极依次通过负载电阻的另一端、第二电阻与第一放大器的比较端子电连接；
基准电路；所述基准电路由多个电阻串联组成；
控制电路：所述控制电路包括第二放大器；所述第一放大器的输出端子通过第四电阻与第二比较器的比较端子电连接；所述第一放大器的比较端子依次通过第三电阻、第一电容与第一放大器的输出端子电连接；所述第二放大器的比较端子通过第五电阻与第二放大器的输出端子电连接；所述第二放大器的参考端子通过第六电阻与基准电路电连接；
欠压锁定电路；所述欠压锁定电路包括第三放大器；所述第二放大器的输出端子与第三放大器的输出端子电连接；所述第三放大器的输出端子通过第八电阻与第三放大器的比较端子电连接；
驱动电路；所述驱动电路包括第一PNP型三极管和第二PNP型三极管；所述第一PNP型三极管和第二PNP型三极管的基极均与第二放大器的输出端子、第三放大器的输出端子电连接；所述第一PNP型三极管的集电极和第二PNP型三极管的发射极均与场效应管的栅极电连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明为解决背景技术中回差式分流调节器无法可靠启动的技术问题，以满足电源控制器在轨故障恢复生存功能应用需求。上述技术方案增加了欠压分流锁定电路，保证了回差分流调节器启动时序情况，解决了卫星在轨中能源中断后的系统再恢复的技术问题。
附图说明：
图1为本发明优选实施例的电路图；
图2是分流器理想启动过程中相关控制信号波形；
图3是无欠压锁定分流器过程中启动相关控制信号波形；
图4是具有欠压锁定分流器启动过程中相关控制信号波形。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1至图4，一种回差式顺序分流调节器，包括：
功率回路；所述功率回路包括太阳电池阵SAR1、场效应管、以及二极管；所述太阳电池阵SAR1与场效应管的漏极和源极电连接；所述场效应管的源极接地；
滤波电路；所述滤波电路包括充放电电容和负载电阻；所述充放电电容和负载电阻之间组成串联回路；
主误差放大电路；所述主误差放大电路包括第一放大器；所述场效应管的漏极依次通过二极管、负载电阻的一端、第一电阻与第一放大器的比较端子电连接；所述场效应管的源极依次通过负载电阻的另一端、第二电阻与第一放大器的比较端子电连接；
基准电路；所述基准电路由多个电阻串联组成；
控制电路：所述控制电路包括第二放大器；所述第一放大器的输出端子通过第四电阻与第二比较器的比较端子电连接；所述第一放大器的比较端子依次通过第三电阻、第一电容与第一放大器的输出端子电连接；所述第二放大器的比较端子通过第五电阻与第二放大器的输出端子电连接；所述第二放大器的参考端子通过第六电阻与基准电路电连接；
欠压锁定电路；所述欠压锁定电路包括第三放大器；所述第二放大器的输出端子与第三放大器的输出端子电连接；所述第三放大器的输出端子通过第八电阻与第三放大器的比较端子电连接；
驱动电路；所述驱动电路包括第一PNP型三极管和第二PNP型三极管；所述第一PNP型三极管和第二PNP型三极管的基极均与第二放大器的输出端子、第三放大器的输出端子电连接；所述第一PNP型三极管的集电极和第二PNP型三极管的发射极均与场效应管的栅极电连接。
在上述优选实施例中，分流调节器(以下简称S3R)采用模块化设计，其数量取决于卫星的功率需求，每级S3R由功率回路1、控制电路5、欠压锁定电路6、驱动电路7组成；系统滤波件及负载2、主误差放大电路(以下简称MEA)3、每级S3R基准4是控制器的公共部分，MEA根据功率输出端的功率变化产生控制信号VMEA，用于控制每级的分流调节器工作。每级分流调节器的工作状况(供电、调节、分流)取决于VMEA及VSERF信号的大小。
该电路各点理想的工作波形见图2所示，当VBUS达到调节值后VMEA开始上升，当VMEA达到相应分流器基准后，控制电路5的回差比较器A2输出高电平，驱动电路7进行放大后驱动1-的S1开通，将太阳电池阵SAR1短路，CBUS上的VBUS电压在负载LOAD放电的作用下开始下降，对应的VMEA下降，当VMEA达到下降到A2下限值后，A2输出低电平，7-驱动电路输出为低，的S1关断，太阳电池阵SAR1通过D1给 CBUS充电，VBUS电压上升，VMEA上升，当VMEA达到相应分流器基准后重复上述过程，以达到稳定母线的作用。
图2是分流器理想启动相关控制信号波形，但该电路工作在启动时会存在一个问题，即当VBUS在系统启动时其电压是缓慢增加，在该过程中VREF、VSREF都存当一个启动过程，在该过程中运放A1、比较器A2、稳压管VD1都会存在一个启动时序，特别是由A1及外围所组成的误差放大器在启动过程中存在一个上冲，在整个过程中会出现当VBUS在没有达到设计值时而导致VMEA高于VSEF的情况，而导致A2误导通，继而使S1导通，该机制持续锁定，最终导致VBUS输出维持在一个稳定的低电压，导致分流器启动失败。其波形见图3所示。
为此该发明在分流调节器中增加了欠压锁定电路6，该电路的作用是在分流器启动过程中锁定其分流功能，当系统安全渡过不稳定过程后，锁定电路自动开启正常分流功能，其工作波形见图4所示。Vlatch在t4时刻释放锁定，消除了t1、t2的不稳定时刻
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.一种回差式顺序分流调节器，其特征在于：至少包括
功率回路；所述功率回路包括太阳电池阵、场效应管、以及二极管；所述太阳电池阵与场效应管的漏极和源极电连接；所述场效应管的源极接地；
滤波电路；所述滤波电路包括充放电电容和负载电阻；所述充放电电容和负载电阻之间组成串联回路；
主误差放大电路；所述主误差放大电路包括第一放大器；所述场效应管的漏极依次通过二极管、负载电阻的一端、第一电阻与第一放大器的比较端子电连接；所述场效应管的源极依次通过负载电阻的另一端、第二电阻与第一放大器的比较端子电连接；
基准电路；所述基准电路由多个电阻串联组成；
控制电路：所述控制电路包括第二放大器；所述第一放大器的输出端子通过第四电阻与第二比较器的比较端子电连接；所述第一放大器的比较端子依次通过第三电阻、第一电容与第一放大器的输出端子电连接；所述第二放大器的比较端子通过第五电阻与第二放大器的输出端子电连接；所述第二放大器的参考端子通过第六电阻与基准电路电连接；
欠压锁定电路；所述欠压锁定电路包括第三放大器；所述第二放大器的输出端子与第三放大器的输出端子电连接；所述第三放大器的输出端子通过第八电阻与第三放大器的比较端子电连接；
驱动电路；所述驱动电路包括第一PNP型三极管和第二PNP型三极管；所述第一PNP型三极管和第二PNP型三极管的基极均与第二放大器的输出端子、第三放大器的输出端子电连接；所述第一PNP型三极管的集电极和第二PNP型三极管的发射极均与场效应管的栅极电连接。
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