CN107809231B - 星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路及方法，该电路包括第一熔断器等，第一熔断器与第二熔断器并联，第一电阻与第二电阻串联，第一二极管与第二二极管并联，第三电阻与第四电阻、第五电阻并联，第一二极管与第三电阻串联，第三电阻与第一三极管的基极连接。本发明能够有效通过弱电驱动实现对强电的精确控制，同时具备母线电压选择及工作状态采集功能。

Description

星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路及方法
技术领域
本发明涉及一种采集电路及方法，特别是涉及一种星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路及方法。
背景技术
加热片是卫星平台热控系统的重要组成部分，通过对加热片的控制实现对整星温度的调节控制。目前，卫星加热片采用继电器进行单端控制。该控制方式电路占用空间大、质量重、集成度低，无法支持高频开关控制。
随着卫星应用的快速扩展，卫星结构、载荷以及平台电单机的设计愈加复杂，卫星运行空间环境也更加严酷，星载加热片呈现出数量多、控制精度高、控制方式复制、可靠性要求高等特点，传统加热片控制技术已无法适应新的控制需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路及方法，其能够有效地通过弱电驱动实现对强电的精确控制，同时具备母线电压选择及工作状态采集功能。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路，其特征在于，其包括第一熔断器、第二熔断器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一场效应管、第二场效应管、第一三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，第一熔断器与第二熔断器并联，第一电阻与第二电阻串联，第一二极管与第二二极管并联，第三电阻与第四电阻、第五电阻并联，第一二极管与第三电阻串联，第三电阻与第一三极管的基极连接，第一三极管的集电极与第二电阻连接，第一三极管的发射极接地，第三二极管与第一电阻并联，第一电阻、第二电阻、第三二极管都与第一场效应管的栅极连接，第六电阻与第一场效应管的漏极连接，第七电阻、第八电阻都与第二场效应管的源极连接，第四二极管与第七电阻并联，第九电阻与第十电阻并联，第九电阻、第十电阻都与第二场效应管的漏极连接，第五电阻与第二场效应管的栅极连接。
优选地，所述第九电阻、第十电阻都为限流保护电阻。
优选地，所述第八电阻用于第一场效应管、第二场效应管的静电泄放，电压调整第三二极管用于保护第一场效应管的栅极。
本发明还提供一种星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，母线供电选择及保护电路，通过选择母线供电输入正端熔断器及负端电阻的安装组合方式实现对母线供电输入的选择；
步骤二，加热片正、负端控制，当控制指令输入10～12V电压时，第一三级管工作于饱和区，第一电阻、第二电阻以及第一三极管形成通路，第一电阻上的压降施加到第一场效应管的栅极和源极，使得第一场效应管导通，实现加热片输出正的控制输出；同时，10～12V电压通过第四电阻施加到第二场效应管的栅极，使得第二场效应管导通，实现加热片输出负的控制输出；
步骤三，加热片工作状态采集，采用第六电阻、第七电阻分压方式对加热片输出正、加热片输出负输出电压值进行采集，用于指示电路的工作状态。
本发明的积极进步效果在于：
一、采样MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)同时控制加热片的正、负端，电路响应速度快、控制精度高，占用空间小，质量轻，可支持高集成度设计；
二、加热片控制输出端设计状态遥测电路，可直接对加热片工作状态进行采集，传统加热片控制技术对控制指令进行状态遥测，无法精确给出加热片工作状态；
三、同一控制电路提供两种可选择供电输入电压，增加了电路应用的灵活性，通用性，支持集成化设计满足加热片控制复杂性要求；
四、供电输入端采用熔断器对母线电压进行保护，提高了控制电路的可靠性。
附图说明
图1为星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路包括第一熔断器F1、第二熔断器F2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一三极管Q3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，第一熔断器F1与第二熔断器F2并联，第一电阻R1与第二电阻R2串联，第一二极管D1与第二二极管D2并联，第三电阻R3与第四电阻R4、第五电阻R5并联，第一二极管D1与第三电阻R3串联，第三电阻R3与第一三极管Q3的基极连接，第一三极管Q3的集电极与第二电阻R2连接，第一三极管Q3的发射极接地，第三二极管D3与第一电阻R1并联，第一电阻R1、第二电阻R2、第三二极管D3都与第一场效应管Q1的栅极连接，第六电阻R6与第一场效应管Q1的漏极连接，第七电阻R7、第八电阻R8都与第二场效应管Q2的源极连接，第四二极管D4与第七电阻R7并联，第九电阻R9与第十电阻R10并联，第九电阻R9、第十电阻R10都与第二场效应管Q2的漏极连接，第五电阻R5与第二场效应管Q2的栅极连接。
第九电阻R9、第十电阻R10都为限流保护电阻，根据母线供电选择情况进行安装，同一驱动电路中只安装其中一个电阻。
第八电阻R8用于第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的静电泄放，电压调整第三二极管D3用于保护第一场效应管Q1的栅极。
本发明星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集方法包括以下步骤：
步骤一，母线供电选择及保护电路，通过选择母线供电输入正端熔断器及负端电阻的安装组合方式实现对母线供电输入的选择。
当安装第一熔断器F1、第九电阻R9时，母线电压选择第一供电输入端；当安装第二熔断器F2、第十电阻R10时，母线电压选择第二供电输入端；
步骤二，加热片正、负端控制，当“控制指令A(B)”输入10～12V电压时，第一三级管Q3工作于饱和区，第一电阻R1、第二电阻R2以及第一三极管Q3形成通路，第一电阻R1上的压降施加到第一场效应管Q1的栅极和源极，使得第一场效应管Q1导通，实现“加热片输出正”的控制输出。同时，10～12V电压通过第四电阻R4施加到第二场效应管Q2的栅极，使得第二场效应管Q2导通，实现“加热片输出负”的控制输出。
第八电阻R8用于第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的静电泄放，电压调整第三二极管D3用于保护第一场效应管Q1的栅极。
步骤三，加热片工作状态采集，采用第六电阻R6、第七电阻R7分压方式对“加热片输出正”、“加热片输出负”输出电压值进行采集，用于指示电路的工作状态。其中，电压调整第四二极管D4用于限制“工作状态采集”信号的输出电压值。
本发明的工作原理如下：星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路采用P型MOSFET及N型MOSFET同时控制加热片的正、负供电导通及断开，实现加热片的快速响应；采用三级管及电阻分压对MOSFET的栅源极进行控制，实现用弱电精确控制强电；通过选择母线供电输入正端熔断器及负端电阻的安装组合方式实现对母线供电输入的选择，同时对供电母线进行保护；采用电阻分压法对加热片控制输出电压进行状态采集。
综上所述，本发明通过弱电驱动实现对强电的精确控制，同时具备母线电压选择及工作状态采集功能。本发明能够有效通过弱电驱动实现对强电的精确控制，同时具备母线电压选择及工作状态采集功能，应用灵活、响应速度快、可靠性高。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路，其特征在于，包括：第一熔断器F1、第二熔断器F2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一三极管Q3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10；
所述第一熔断器F1的一端构成第一供电输入端，所述第一熔断器F1的另一端分别连接第二熔断器F2的另一端、第一电阻R1的一端、第三二极管D3的负极以及第一场效应管Q1的漏极；
所述第二熔断器F2的一端构成第二供电输入端，所述第一电阻R1的另一端分别连接第二电阻R2的一端、第三二极管D3的正极以及第一场效应管Q1的栅极；
所述第一场效应管Q1的源极构成加热片输出的正端；所述第一场效应管Q1的源极与第六电阻R6的一端连接，所述第二电阻R2的另一端连接第一三极管Q3的集电极；
所述第一二极管D1的正极构成控制指令第一输入端，所述第一二极管D1的负极分别连接第三电阻R3的一端、第二二极管D2的负极以及第五电阻的一端；所述第三电阻R3的另一端分别连接第一三极管Q3的基极和第四电阻R4的一端，所述第一三极管Q3的发射极与第四电阻R4的另一端连接并接地，所述第六电阻R6的另一端分别连接第七电阻R7的一端和第四二极管D4的负极；
所述第二二极管D2的正极构成控制指令第二输入端，所述第四二极管D4的正极接地，所述第七电阻R7的另一端构成加热片输出的负端，所述第七电阻R7的另一端分别与第八电阻R8的另一端、第二场效应管Q2的漏极连接；
所述第八电阻R8的一端与第四二极管D4的正极连接并接地，所述第五电阻R5的另一端与第二场效应管Q2的栅极连接，所述第二场效应管Q2的源极分别连接第九电阻R9的一端和第十电阻R10的一端，所述第九电阻R9的另一端和第十电阻R10的另一端等电位。
2.如权利要求1所述的星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路，其特征在于，所述第九电阻、第十电阻都为限流保护电阻。
3.如权利要求1所述的星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路，其特征在于，所述第八电阻用于第一场效应管、第二场效应管的静电泄放，电压调整第三二极管用于保护第一场效应管的栅极。
4.一种基于权利要求1所述的星载加热片功率场效应驱动控制及状态采集电路的采集方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，母线供电选择及保护电路，通过选择母线供电输入正端熔断器及负端电阻的安装组合方式实现对母线供电输入的选择；
步骤二，加热片正、负端控制，当控制指令输入10～12V电压时，第一三级管工作于饱和区，第一电阻、第二电阻以及第一三极管形成通路，第一电阻上的压降施加到第一场效应管的栅极和源极，使得第一场效应管导通，实现加热片输出正的控制输出；同时，10～12V电压通过第四电阻施加到第二场效应管的栅极，使得第二场效应管导通，实现加热片输出负的控制输出；
步骤三，加热片工作状态采集，采用第六电阻、第七电阻分压方式对加热片输出正、加热片输出负输出电压值进行采集，用于指示电路的工作状态。
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