CN107388896B - 一种弹上转配电装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹上转配电装置及控制方法，其装置包括弹上控制单元、第一配电控制驱动电路、第一固态继电器电路、第一二极管电路、和第二二极管电路；弹上控制单元具有采集外部紧急断电信号的接口、弹上供电接口、地面供电接口、二次电源母线接口、以及N路二次电源接口；第一配电控制驱动电路的第一端用于接入外部紧急断电信号，第二端与弹上控制单元的第一端相连；所述第一固态继电器电路的第一端与第一配电控制驱动电路的第三端相连，第二端作为地面供电端，串联有第二二极管电路，第三端作为弹上供电端，串联有第一二极管电路；本发明克服了现有弹上转配电方法开关动作时间过长、对控制信号电流要求过高的缺陷，并具有很好的稳定性。

Description

一种弹上转配电装置及控制方法

技术领域

本发明属于导弹控制技术领域，更具体地，涉及一种弹上转配电装置及控制方法。

背景技术

在导弹控制系统中，转配电装置可用于转换和分配弹上供电，是全弹控制系统的电力来源，其对于导弹总体设计的重要性不言而喻，而转配电过程控制的稳定性、可靠性和安全性也直接影响导弹的整体性能，是全弹正常工作的基础。

传统的弹上转配电控制方法包括以下两种：一种是基于磁保持继电器或电磁继电器等机械开关的控制；由于机械类继电器本身的原因，导致在控制过程中存在开关动作时间过长、控制信号电流要求过高等缺陷；另一种则是基于固态继电器或类似功能的固态功率配电开关实现的简单开关控制，在这种方式下，转配电功能的稳定性则完全依赖于控制信号在整个传输过程中链路上器件的可靠性，如果控制信号需要通过连接器，则面临着可靠性降低的窘境。而且，不管使用哪种方式进行转配电控制，转配电装置的自测试性是必须要保证的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种弹上转配电装置及控制方法，其目的在于实现弹上高可靠性和稳定性的转配电控制及自检测试。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种弹上转配电装置，包括弹上控制单元，第一配电控制驱动电路、第一固态继电器电路、第一二极管电路、和第二二极管电路；弹上控制单元具有采集外部紧急断电信号的接口、弹上供电接口、地面供电接口、二次电源母线接口、以及N路二次电源接口；第一配电控制驱动电路具有断电功能和自保持功能；

其中，第一配电控制驱动电路的第一端用于接入外部紧急断电信号，第二端与弹上控制单元的第一端相连；第一固态继电器电路的第一端与第一配电控制驱动电路的第三端相连，第二端作为地面供电端，串联有第二二极管电路；第三端作为弹上供电端，串联有第一二极管电路。

优选的，上述弹上转配电装置，还包括N组用于进行N路二次电源配电的固态继电器电路1～N；固态继电器电路1～N的第一端分别与二次电源母线相连，固态继电器电路1～N的第二端均与弹上控制单元相连，固态继电器电路1～N的第三端作为第1～N路二次电源输出端；弹上控制单元通过第一配电控制驱动电路对固态继电器电路1～N进行控制，或直接对固态继电器电路1～N进行控制，基于二次电源母线实现N路二次电源配电；弹上控制单元通过地面供电或由转电后的二次电源母线供电；其中，地面供电端作为二次电源母线的一端。

优选的，上述弹上转配电装置，还包括第二配电控制驱动电路、第二固态继电器电路、第三二极管电路和第四二极管电路；

以及N组用于进行N路二次电源配电的固态继电器电路1～N；固态继电器电路1～N的第一端分别与二次电源母线相连，固态继电器电路1～N的第二端均与弹上控制单元相连，固态继电器电路1～N的第三端作为第1～N路二次电源输出端；

第二配电控制驱动电路的第一端与弹上控制单元的第二端相连，第二端与弹上控制单元的第三端相连；第二固态继电器电路的第一端与第二配电控制驱动电路的第三端相连，第二端与第一固态继电器电路的第二端相连，第三端连接第二二极管电路的阴极；第一固态继电器电路与第二固态继电器电路的串联端作为二次电源母线的一端；

其中，弹上控制单元通过地面供电或由转电后的二次电源母线供电，地面供电端与弹上控制单元之间串联有用于防反灌的第三二极管电路，二次电源母线与弹上控制单元之间串联有用于防反灌的第四二极管电路。

优选的，上述弹上转配电装置，其弹上控制单元通过第一配电控制驱动电路对第一固态继电器电路X进行转电和断电控制，实现对弹上供电的控制；通过第二配电控制驱动电路对第二固态继电器电路Y进行配电和断电控制，实现对地面供电的控制；弹上控制单元通过第一、第二配电控制驱动电路对固态继电器电路1～N进行控制，或直接对固态继电器电路1～N进行控制，实现N路二次电源配电；弹上控制单元包括转配电反馈电路，通过转配电反馈电路对转、配电控制过程中的反馈信息进行实时监测。

优选的，上述弹上转配电装置，其二极管电路采用开关二极管、肖特基二极管或者是理想二极管控制器与大功率MOSFET搭配而成的低压降肖特基二极管电路，或者多路并联的低压降肖特基二极管电路。

优选的，上述弹上转配电装置，其固态继电器电路采用大功率固态继电器或者隔离驱动模块与大功率MOSFET构成的低导通电阻固态继电器电路，或者多路并联的低导通电阻固态继电器电路。

按照本发明的另一方面，基于上述弹上转配电装置提供了一种弹上转配电控制方法，包括如下步骤：

(1)地面供电后，通过弹上控制单元对弹上供电、地面供电、二次电源母线和N路二次电源进行反馈自检，如有异常则撤消地面供电；若正常则进入步骤(2)；

(2)对地面供电进行配电或断电控制，并在弹上供电启动后，判断弹上供电是否反馈异常，若是则撤消弹上供电；若否则进入步骤(3)；

(3)通过弹上控制单元进行转电控制，并判断转电控制中二次电源母线是否反馈异常；若是，则撤消弹上供电；若否则进入步骤(4)；(4)对N路二次电源进行配电控制，若其中某一路或几路二次电源反馈异常，则回到步骤(3)；若N路二次电源均反馈正常，则结束转配电控制；

本步骤中，可根据二次电源的使用情况调整对N路二次电源进行配电的顺序，也可以同步进行，但每次执行配电都应检查的相应的二次电源反馈。

优选地，上述地弹上转配电控制方法，当接收到外部紧急断电信号时，第一固态继电器电路在第一配电控制驱动电路的控制下断开弹上供电；并判断地面供电是否已撤销，若是，则结束；若否，则通过弹上控制单元采集断电信号，撤消转电指令，并对N路二次电源断电；并反馈自检结果，若有异常，则结束；若自检结果正常，则进入步骤(2)。

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)本发明提供地弹上转配电装置及控制方法，由于使用了固态继电器电路实现固体功率配电，克服了传统机械开关动作时间过长、控制信号电流要求过高的缺陷；

(2)本发明提供地弹上转配电装置及控制方法，采用具有自保持功能的配电控制驱动电路，其稳定性和可靠性不依赖于控制信号在连接器上的传输，提高了弹上配电的稳定性和可靠性；可以克服传统弹上转配电控制的一系列缺点；并可实现全面的自测试，满足现代导弹装备对弹上控制系统的设计要求。

附图说明

图1是实施例1提供的弹上转配电装置功能框图；

图2是实施例2提供的弹上转配电装置的功能框图；

图3是实施例提供的弹上转配电控制方法的流程示意图。

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。

实施例1提供的弹上转配电装置，其功能框图如图1所示，包括弹上控制单元，第一配电控制驱动电路、第二配电控制驱动电路、第一固态继电器电路、第二固态继电器电路、第一二极管电路、第二二极管电路、第三二极管电路和第四二极管电路；

弹上控制单元具有采集外部紧急断电信号的接口、弹上供电接口、地面供电接口、二次电源母线接口、以及N路二次电源接口；第一配电控制驱动电路的第一端用于接入外部紧急断电信号，第二端与弹上控制单元的第一端相连；第一固态继电器电路的第一端与第一配电控制驱动电路的第三端相连，第二端与第二固态继电器电路的第二端相连，第三端连接第一二极管电路的阴极，第一二极管电路的阳极作为弹上供电端；

第二配电控制驱动电路的第一端与弹上控制单元的第二端相连，第二端与弹上控制单元的第三端相连；第二固态继电器电路的第一端与第二配电控制驱动电路的第三端相连，第三端连接第二二极管电路的阴极，第二二极管电路的阳极作为地面供电端；在弹上供电端和地面供电端应分别使用二极管电路的目的在于防反灌；

本实施例中，还包括N组用于进行N路二次电源配电的固态继电器电路1～N；从上述第一固态继电器电路X与第二固态继电器电路Y的串联端引出二次电源母线，固态继电器电路1～N的第一端分别与二次电源母线相连，固态继电器电路1～N的第二端均与弹上控制单元相连；固态继电器电路1～N的第三端作为第1～N路二次电源输出端；

弹上控制单元通过地面供电或由转电后的二次电源母线供电，地面供电端与弹上控制单元之间串联有用于防反灌的第三二极管电路，二次电源母线与弹上控制单元之间串联有用于防反灌的第四二极管电路。

其中，弹上控制单元通过第一配电控制驱动电路对第一固态继电器电路X进行转电和断电控制，实现对弹上供电的控制；通过第二配电控制驱动电路对第二固态继电器电路Y进行配电和断电控制，实现对地面供电的控制；弹上控制单元通过第一、第二配电控制驱动电路对固态继电器电路1～N进行控制，或直接对固态继电器电路1～N进行控制，实现N路二次电源配电；弹上控制单元包括转配电反馈电路，通过转配电反馈电路对转、配电控制过程中的反馈信息进行实时监测；配电控制驱动电路应具备断电功能和自保持功能。

本实施例中，二极管电路采用开关二极管、肖特基二极管或者是理想二极管控制器与大功率MOSFET搭配而成的低压降肖特基二极管电路，或者多路并联的低压降肖特基二极管电路。固态继电器电路采用大功率固态继电器或者隔离驱动模块与大功率MOSFET搭配而成的低导通电阻固态继电器电路，或者多路并联的低导通电阻固态继电器电路。转配电反馈电路通过电压采集或开关量回采来实现对反馈信息的实时监测。

当地面供电不需要管控时，可对实施例1提供的这种弹上转配电装置进行简化，去掉第二配电控制驱动电路和与其对应的第二固态继电器电路Y，构成具体如图2所示实施例2的弹上转配电装置，包括弹上控制单元，第一配电控制驱动电路、第一固态继电器电路X、第一二极管电路、第二二极管电路；

其中，弹上控制单元具有采集外部紧急断电信号的接口、弹上供电接口、地面供电接口、二次电源母线接口、以及N路二次电源接口；第一配电控制驱动电路的第一端用于接入外部紧急断电信号，第二端与弹上控制单元的第一端相连；第一固态继电器电路X的第一端与第一配电控制驱动电路的第三端相连，第二端与第二二极管电路的阴极相连，第三端连接第一二极管电路的阴极，第一二极管电路的阳极作为弹上供电端，第二二极管电路的阳极作为地面供电端；从上述第一固态继电器电路X与第二二极管电路的连接端引出二次电源母线；地面供电经过第二二极管电路后作为二次电源母线。

本实施例中，还包括N组用于进行N路二次电源配电的固态继电器电路1～N；固态继电器电路1～N的第一端分别与二次电源母线相连，固态继电器电路1～N的第二端均与弹上控制单元相连，固态继电器电路1～N的第三端作为第1～N路二次电源输出端；弹上控制单元通过第一配电控制驱动电路对固态继电器电路1～N进行控制，或直接对固态继电器电路1～N进行控制，基于二次电源母线实现N路二次电源配电；弹上控制单元通过地面供电或由转电后的二次电源母线供电。其中，弹上控制单元用于实施转配电控制和回采，第一配电控制驱动电路X具有断电功能和自保持功能。

图3所示，是基于本发明实施例1或2提供的一种弹上转配电装置的弹上转配电控制方法的流程示意图；地面供电后，弹上控制单元启动工作，反馈自检正常后进行弹上供电，弹上供电反馈正常则进行转电控制，二次电源母线反馈正常后进行各二次电源配电，各二次电源反馈正常则表明弹上转配电成功；

紧急断电是由外部供给的断电信号，当弹上转配电装置接收到紧急断电信号，第一固态继电器电路X断开；如果地面供电已撤消，系统结束工作，如地面供电未撤消，则弹上控制单元采集断电信号后，撤消转电指令，对N路二次电源断电，反馈自检正常后执行其他工作。

为了更进一步的说明本发明所提出的一种弹上转配电装置及控制方法，结合图3，进行具体阐述如下：

(1)地面供电后，弹上控制单元启动，通过转配电反馈电路对弹上供电、地面供电、二次电源母线和N路二次电源进行反馈自检，如有异常则撤消地面供电；若正常则进入步骤(2)；

(2)对地面供电进行配电或断电控制，弹上供电启动后，如反馈异常则撤消弹上供电；若正常则进入步骤(3)；

(3)弹上控制单元进行转电控制，二次电源母线反馈如有异常，则撤消弹上供电；若正常则进入步骤(4)；其中，转电控制的控制信号可根据需求配置成脉冲输出或保持输出，

(4)对N路二次电源进行配电控制，若某一路或几路二次电源反馈异常，则回到步骤(3)；若N路二次电源均反馈正常，则表明弹上转配电成功，结束转配电；

本步骤中，可根据二次电源的使用情况调整对N路二次电源进行配电的顺序，也可以同步进行，但每次执行配电都应检查的相应的二次电源反馈。

紧急断电是由外部供给的断电信号，当接收到紧急断电信号时，由于配电控制驱动电路具有断电功能，第一固态继电器电路X断开弹上供电；判断地面供电是否已经撤销，若是，则结束；若否，则通过弹上控制单元采集断电信号，撤消转电指令，并对N路二次电源断电；若自检反馈有异常，则结束；若正常，则进入步骤(2)。

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 (9)

1.一种弹上转配电装置，其特征在于，包括弹上控制单元、第一配电控制驱动电路、第一固态继电器电路、第一二极管电路和第二二极管电路；

所述弹上控制单元具有采集外部紧急断电信号的接口、弹上供电接口、地面供电接口、二次电源母线接口、以及N路二次电源接口；所述第一配电控制驱动电路具有断电功能和自保持功能；其中，N为大于1的自然数；

所述第一配电控制驱动电路的第一端用于接入外部紧急断电信号，第二端与弹上控制单元的第一端相连；所述第一固态继电器电路的第一端与第一配电控制驱动电路的第三端相连，第二端作为地面供电端，串联有第二二极管电路，第三端作为弹上供电端，串联有第一二极管电路。

2.如权利要求1所述的弹上转配电装置，其特征在于，还包括用于进行N路二次电源配电的N组固态继电器电路，N组固态继电器电路的第一端均与二次电源母线相连，N组固态继电器电路的第二端均与弹上控制单元相连，N组固态继电器电路的第三端分别作为第1～N路二次电源输出端；所述弹上控制单元通过地面供电或由转电后的二次电源母线供电；所述地面供电端作为二次电源母线的一端。

3.如权利要求1所述的弹上转配电装置，其特征在于，还包括第二配电控制驱动电路、第二固态继电器电路、第三二极管电路和第四二极管电路；

以及用于进行N路二次电源配电的N组固态继电器电路；N组固态继电器电路的第一端均与二次电源母线相连，N组固态继电器电路的第二端均与弹上控制单元相连，N组固态继电器电路的第三端分别作为第1～N路二次电源输出端；

所述第二配电控制驱动电路的第一端与弹上控制单元的第二端相连，第二配电控制驱动电路的第二端与弹上控制单元的第三端相连；第二固态继电器电路的第一端与第二配电控制驱动电路的第三端相连，第二固态继电器电路的第二端与第一固态继电器电路的第二端相连，第二固态继电器电路的第三端连接第二二极管电路的阴极；第一固态继电器电路与第二固态继电器电路的串联端作为二次电源母线的一端；

所述弹上控制单元通过地面供电或由转电后的二次电源母线供电，地面供电端与弹上控制单元之间串联有用于防反灌的第三二极管电路，二次电源母线与弹上控制单元之间串联有用于防反灌的第四二极管电路。

4.如权利要求3所述的弹上转配电装置，其特征在于，所述弹上控制单元通过第一配电控制驱动电路对第一固态继电器电路进行转电和断电控制，实现对弹上供电的控制；通过第二配电控制驱动电路对第二固态继电器电路进行配电和断电控制，实现对地面供电的控制；弹上控制单元通过第一配电控制驱动电路、第二配电控制驱动电路对固态继电器电路1～N进行控制，或直接对固态继电器电路1～N进行控制，实现N路二次电源配电。

5.如权利要求3或4所述的弹上转配电装置，其特征在于，第一二极管电路选自开关二极管、肖特基二极管、由理想二极管控制器与大功率MOSFET搭配而成的低压降肖特基二极管电路、多路并联的低压降肖特基二极管电路中的一种；

第二二极管电路选自开关二极管、肖特基二极管、由理想二极管控制器与大功率MOSFET搭配而成的低压降肖特基二极管电路、多路并联的低压降肖特基二极管电路中的一种；

第三二极管电路选自开关二极管、肖特基二极管、由理想二极管控制器与大功率MOSFET搭配而成的低压降肖特基二极管电路、多路并联的低压降肖特基二极管电路中的一种；

第四二极管电路选自开关二极管、肖特基二极管、由理想二极管控制器与大功率MOSFET搭配而成的低压降肖特基二极管电路、多路并联的低压降肖特基二极管电路中的一种。

6.如权利要求3或4所述的弹上转配电装置，其特征在于，第一固态继电器电路选自大功率固态继电器、由隔离驱动模块与大功率MOSFET构成的低导通电阻固态继电器电路、多路并联的低导通电阻固态继电器电路中的一种；

第二固态继电器电路选自大功率固态继电器、由隔离驱动模块与大功率MOSFET构成的低导通电阻固态继电器电路、多路并联的低导通电阻固态继电器电路中的一种；

N组固态继电器电路选自大功率固态继电器、由隔离驱动模块与大功率MOSFET构成的低导通电阻固态继电器电路、多路并联的低导通电阻固态继电器电路中的一种。

7.一种基于权利要求1～6任一项所述的弹上转配电装置的弹上转配电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)地面供电后，通过弹上控制单元对弹上供电、地面供电、二次电源母线和N路二次电源进行反馈自检，如有异常则撤消地面供电；若正常则进入步骤(2)；

(2)对地面供电进行配电或断电控制，并在弹上供电启动后，判断弹上供电是否反馈异常，若是则撤消弹上供电；若否则进入步骤(3)；

(3)通过弹上控制单元进行转电控制，并判断转电控制中二次电源母线是否反馈异常；若是，则撤消弹上供电；若否则进入步骤(4)；

(4)对N路二次电源进行配电控制，若其中某一路或几路二次电源反馈异常，则回到步骤(3)；若N路二次电源均反馈正常，则结束转配电控制。

8.如权利要求7所述的弹上转配电控制方法，其特征在于，根据二次电源的使用情况调整对N路二次电源进行配电的顺序，或对N路二次电源同步进行配电。

9.如权利要求7所述的弹上转配电控制方法，其特征在于，当接收到外部紧急断电信号，第一固态继电器电路在第一配电控制驱动电路的控制下断开弹上供电；并判断地面供电是否已撤销，若是，则结束；若否，则通过弹上控制单元采集断电信号，撤消转电指令，并对N路二次电源断电；并反馈自检结果，若有异常，则结束；若自检结果正常，则进入步骤(2)。