CN107357209B - 一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统，包括控制驱动电路、与门电路、MCU、或门电路、隔离电路、整形电路、滤波电路和固体继电器；其中，控制驱动电路、隔离电路、整形电路、滤波电路、与门电路和固体继电器依次相连构成断电控制通路；MCU、或门电路、滤波电路、与门电路和固体继电器依次相连构成配电控制通路；或门电路、滤波电路、与门电路、固体继电器、隔离电路和整形电路首尾相连构成配电自保持环路。本发明还设计了配电状态采集电路，适用于弹上配电的检测需求，确保弹上配电输出的可靠性和安全性。本发明克服了传统弹上配电控制系统的缺点，架构简单，可以实现稳定可靠的配电输出自保持，满足现代导弹设计应用需求。

Description

一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统

技术领域

本发明属于导弹控制技术领域，更具体地，涉及一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统。

背景技术

在导弹控制系统中，配电控制系统用于转换和分配弹上二次电源。配电控制系统的稳定性、可靠性和抗干扰能力直接影响导弹的控制、飞行和制导等性能，稳定可靠的配电控制系统是导弹稳定工作的基础。

传统的弹上配电控制系统基于磁保持继电器和电磁继电器的机械开关，主要存在以下缺点：

(1)抗过载和冲击能力较弱，难以满足复杂环境下的导弹发射和飞控要求；

(2)结构体积大，不利于现代导弹的小型化、高集成度设计；

(3)开关动作时间较长，不符合现代导弹的快速反应需要。

固体继电器是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元件的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”。固体继电器适合驱动大功率开关式执行机构，较之磁保持继电器和电磁继电器可靠性更高、寿命长，且无触点、开关动作时间短，受外界恶劣环境的干扰也小，并且可与逻辑电路、保护电路等集成为功能模块，更容易小型化、集成化。但固体继电器需要配备稳定可靠的配电自保持电路，才可以保证配电输出的稳定性和可靠性。为保证弹上配电系统在导弹发射和飞控的恶劣复杂的环境条件下能够正常运行，有必要设计稳定可靠的配电自保持电路。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统，该系统可以实现稳定可靠的自保配电输出，克服传统弹上配电控制系统抗冲击能力弱、开关动作时间长的缺点，满足现代导弹设计应用需求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统，包括控制驱动电路、与门电路、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、或门电路和固体继电器；

其中，控制驱动电路的输出端与与门电路的第一输入端相连，MCU的输出端与或门电路的第一输入端相连，或门电路的输出端与与门电路的第二输入端相连，与门电路的输出端与固体继电器的第一输入端相连，固体继电器的第二输入端用于接入外部电源，固体继电器的输出端与或门电路的第二输入端相连；

控制驱动电路用于发出断电控制信号，或门电路用于实现配电自保持，与门电路用于实现配电/断电控制，固体继电器用于配电输出。

优选的，上述弹上配电自保持控制系统，工作时，由MCU发出配电控制信号，配电控制信号经或门电路输入与门电路，与门电路输出配电控制信号控制固体继电器导通以输出配电；固体继电器的输出配电分为两路，一路为弹上用电系统供电，另一路经或门电路接入与门电路，实现配电输出自保持；系统需要断电时，由控制驱动电路发出断电控制信号，断电控制信号经与门电路输出控制固体继电器断开，实现系统断电。

优选的，上述弹上配电自保持控制系统还包括第一、第二隔离电路，第一、第二整形电路，第一、第二滤波电路；

其中，控制驱动电路、第一隔离电路、第一整形电路、第一滤波电路、与门电路和固体继电器依次相连构成断电控制通路；第一隔离电路用于实现断电控制信号的电压转换和隔离，并将转换电压后的断电控制信号发送至第一整形电路电路，第一整形电路对断电控制信号整形以消除信号失真，整形处理后的断电控制信号经第一滤波电路进行低通滤波后发送给与门电路；

MCU、或门电路、第二滤波电路、与门电路和固体继电器依次相连构成配电控制通路；第二滤波电路将或门电路输出的配电控制信号进行低通滤波后发送至与门电路；

或门电路、第二滤波电路、与门电路、固体继电器、第二隔离电路和第二整形电路首尾相连构成配电自保持环路，第二隔离电路用于实现固体继电器输出配电的电压转换和隔离，并将转化电压后的输出配电发送至第二整形电路，第二整形电路对输出配电进行整形以消除信号失真；第一、第二滤波电路可根据使用需要设置不同的截止频率。

优选的，上述弹上配电自保持控制系统还包括配电状态采集电路，用于采集配电输出状态；所述配电状态采集电路的输入端与配电自保持环路中第二隔离电路的输出端相连，配电输出经第二隔离电路后接入配电状态采集电路。

优选的，上述弹上配电自保持控制系统还包括上拉电阻R2和三个下拉电阻R1、R3、R4；

其中，所述下拉电阻R1设置于MCU和或门电路的第一输入端之间，用于使或门电路的第一输入端在配电控制信号未发出时维持低电平状态；

所述上拉电阻R2设置于第一滤波电路和与门电路的第一输入端之间，用于使与门电路的第一输入端在断电控制信号未发出时维持高电平状态；

所述下拉电阻R3设置于第二滤波电路和与门电路的第二输入端之间，用于使与门电路的第二输入端在配电控制信号未发出时维持低电平状态；

所述下拉电阻R4设置于第二整形电路和或门电路的第二输入端之间，用于使或门电路的第二输入端在无输出配电接入时维持低电平状态。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统，采用可靠性高、开关时间短的固体继电器替代传统磁保持继电器和电磁继电器；采用与门电路配合固体继电器实现配电输出，通过或门电路实现配电输出自保持，同时具备断电控制功能，实现稳定可靠的配电自保持输出，克服传统弹上配电控制系统抗冲击能力弱、开关动作时间长的缺点，满足现代导弹设计应用需求；

(2)本发明提供的一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统，采用配电状态采集电路实时测试和监控弹上输出配电的状态，增强了弹上配电控制系统的可靠性和安全性。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统的电路结构图；

图2是实施例提供的一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统的电路结构示意图；

图中，D1-二输入或门电路，D2-二输入与门电路，K1-固体继电器，R1、R3、R4-下拉电阻，R2-上拉电阻。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明提供了一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统，包括MCU、二输入或门电路、第一低通滤波电路、二输入与门电路、固态继电器、第一隔离电路、第一整形电路、控制驱动电路、第二隔离电路、第二整形电路和第二低通滤波电路；

其中，控制驱动电路、第一隔离电路、第一整形电路和第一低通滤波电路依次相连，第一低通滤波电路与二输入与门电路的第一输入端相连；MCU的输出端与二输入或门电路的第一输入端相连，二输入或门电路的输出端与第二低通滤波电路的输入端相连，第二低通滤波电路的输出端与二输入与门电路的第二输入端相连；二输入与门电路的输出端与固体继电器的第一输入端相连，固体继电器的第二输入端用于接入弹上电源，固体继电器的输出端分为两路，一路与弹上用电系统相连，另一路与第二隔离电路的输入端相连，第二隔离电路的输出端与第二整形电路的输入端相连，第二整形电路的输出端与二输入或门电路的第二输入端相连。

其中，MCU、二输入与或门电路、第二低通滤波电路、二输入与门电路和固体继电器依次连接，形成配电控制通路；MCU发出5V配电控制信号，经二输入或门电路发送至第二低通滤波电路，第二低通滤波电路对5V配电控制信号进行处理后接入二输入与门电路的第二输入端，二输入与门电路的输出端输出配电控制信号，控制大功率固体继电器导通从而实现配电输出；第二低通滤波电路用于对配电控制信号进行低通滤波，可根据使用需要设置不同的截止频率。

二输入与或门电路、第二低通滤波电路、二输入与门电路、固体继电器、第二隔离电路和第二整形电路首尾连接，形成配电自保持环路；固体继电器输出的28V配电经第二隔离电路、第二整形电路处理后接入二输入或门电路的第二输入端，即输出配电经二输入或门电路重新接入配电控制通路，实现系统输出配电自保持；第二隔离电路将28V输出配电隔离并转化为5V信号，第二整形电路对5V信号整形以消除信号失真。

控制驱动电路、第一隔离电路、第一整形电路、第一低通滤波电路、与门电路和固体继电器依次连接，形成断电控制通路；当系统需要断电时，控制驱动电路发出28V断电控制信号，经第一隔离电路、第一整形电路、第一低通滤波电路处理后接入与门电路的第一输入端，二输入与门电路的输出端输出断电控制信号，控制大功率固体继电器断开从而实现系统断电；第一隔离电路将28V断电控制信号隔离转换为5V断电控制信号并发送至第一整形电路，第一整形电路将5V断电控制信号整形处理以消除信号失真，第一低通滤波电路对5V断电控制信号进行低通滤波，可根据使用需要设置不同的截止频率。

本实施例中，上述控制系统还包括配电状态采集电路，用于采集配电输出状态；该配电状态采集电路的输入端与配电自保持环路中第二隔离电路的输出端相连；配电输出经第二隔离电路后接入配电状态采集电路，满足对配电自保持控制系统的检测需求；

图2所示，是本发明所提供的弹上配电自保持控制系统的电路示意图，为了更进一步的说明本发明所提供的弹上配电自保持控制系统，通过图2中的实例详述其工作原理：

二输入或门电路D1的输入端1和输入端2分别用于接入配电控制信号和固体继电器K1的输出配电。配电控制信号未发出时，输入端1通过下拉电阻R1保持低电平状态；固体继电器K1无配电输出时，输入端2通过下拉电阻R4保持低电平状态；

二输入与门D2电路的输入端1和输入端2分别用于接入处理后的断电控制信号和配电控制信号，二输入与门D2的输出端3连接固体继电器K1的控制端，控制固体继电器的断开/导通。断电控制信号未发出时，输入端1通过R2上拉电阻保持高电平状态；配电控制信号未发出时，输入端2通过R3下拉电阻保持低电平状态，输出端3的输出电平为低电平，固体继电器K1为断开状态。

由MCU发出配电控制信号接入二输入或门电路D1的输入端1，其有效电平为高电平，配电控制信号自发出后由MCU保持为高电平直至配电完成后恢复低电平。D1的输入端1接收配电控制信号后由低电平变为高电平，其输出端3输出电平为高电平，配电控制信号经第二低通滤波电路滤波处理后接入二输入与门D2的输入端2，D2的输入端2接收配电控制信号后由低电平变为高电平；因断电控制信号未发出，二输入与门电路D2的输入端1被上拉为高电平，其输出端3的输出电平为高电平，控制固体继电器K1导通，实现配电输出。

配电输出分为两路，一路为弹上用电系统供电，另一路通过第二隔离电路、第二整形电路处理后接入二输入或门电路D1的输入端2，D1的输入端2的有效电平由低电平变为高电平，则D1的输出端3为高电平有效状态，固体继电器K1保持导通状态，实现输出配电自保持。

控制驱动电路发出断电控制信号，经第一隔离电路、第一整形电路、第一低通滤波电路处理后其有效电平为低电平，接入二输入与门电路D2的输入端1，在D2中与输入端2的高电平相与后，D2输出端3的输出电平为低电平，从而控制固体继电器K1为断开状态，实现断电操作。

相比于现有的弹上配电控制系统，本发明提供的基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统克服了现有传统弹上配电控制系统抗冲击能力弱、开关动作时间长的缺点，可以实现稳定可靠的配电自保持输出，满足现代导弹设计应用需求。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于固体继电器的弹上配电自保持控制系统，其特征在于，包括控制驱动电路、与门电路、MCU、或门电路和固体继电器；

所述控制驱动电路的输出端与与门电路的第一输入端相连，所述MCU的输出端与或门电路的第一输入端相连，所述或门电路的输出端与与门电路的第二输入端相连，所述与门电路的输出端与固体继电器的第一输入端相连，所述固体继电器的第二输入端用于接入外部电源，固体继电器的输出端与或门电路的第二输入端相连；

所述控制驱动电路用于发出断电控制信号，所述或门电路用于实现配电自保持，所述与门电路用于实现配电/断电控制，所述固体继电器用于配电输出；

还包括第一、第二隔离电路，第一、第二整形电路，第一、第二滤波电路；

所述控制驱动电路、第一隔离电路、第一整形电路、第一滤波电路、与门电路和固体继电器依次相连构成断电控制通路；第一隔离电路用于实现对断电控制信号的电压转换和隔离，并将转换电压后的断电控制信号发送至第一整形电路，第一整形电路对断电控制信号整形以消除信号失真，整形处理后的断电控制信号经第一滤波电路进行低通滤波后发送给与门电路；

所述MCU、或门电路、第二滤波电路、与门电路和固体继电器依次相连构成配电控制通路；第二滤波电路将或门电路输出的配电控制信号进行低通滤波，发送至与门电路；

所述或门电路、第二滤波电路、与门电路、固体继电器、第二隔离电路和第二整形电路首尾相连构成配电自保持环路，第二隔离电路用于实现固体继电器输出配电的电压转换和隔离，并将转换电压后的输出配电发送至第二整形电路，第二整形电路对输出配电进行整形以消除信号失真；所述第一、第二滤波电路可根据使用需要设置不同的截止频率。

2.如权利要求1所述的弹上配电自保持控制系统，其特征在于，工作时，所述MCU发出配电控制信号，配电控制信号经或门电路输入与门电路，与门电路输出配电控制信号控制固体继电器导通以输出配电；固体继电器的输出配电分为两路，一路为弹上用电系统供电，另一路经或门电路接入与门电路，实现配电输出自保持；系统需要断电时，所述控制驱动电路发出断电控制信号，断电控制信号经与门电路输出控制固体继电器断开，实现系统断电。

3.如权利要求1所述的弹上配电自保持控制系统，其特征在于，还包括配电状态采集电路，用于采集配电输出状态；所述配电状态采集电路的输入端与配电自保持环路中第二隔离电路的输出端相连，配电输出经第二隔离电路后接入配电状态采集电路。

4.如权利要求3所述的弹上配电自保持控制系统，其特征在于，还包括上拉电阻R2和三个下拉电阻R1、R3、R4；

所述下拉电阻R1设置于MCU和或门电路的第一输入端之间，用于使或门电路的第一输入端在配电控制信号未发出时维持低电平状态；

所述上拉电阻R2设置于第一滤波电路和与门电路的第一输入端之间，用于使与门电路的第一输入端在断电控制信号未发出时维持高电平状态；

所述下拉电阻R3设置于第二滤波电路和与门电路的第二输入端之间，用于使与门电路的第二输入端在配电控制信号未发出时维持低电平状态；

所述下拉电阻R4设置于第二整形电路和或门电路的第二输入端之间，用于使或门电路的第二输入端在无输出配电接入时维持低电平状态。