CN109586399A - 一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，包括舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3和导航设备INS；还包括电压检测芯片N1、单片机N2、达林顿阵列驱动芯片N3,以及固态继电器SSR1、SSR2和SSR3；所述单片机N2通过电压检测芯片N1对舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3的供电电压进行采样，并按照先舰电交流电源G1供电，再舰电直流电源G2供电，最后应急电源G3供电的顺序对导航设备INS进行供电。本发明中，主、备、应急电源供电顺序清楚、稳定性高，能够实现零转换时间切换，效率高，从而能够稳定地对导航设备进行供电。

Description

一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统
技术领域
本发明涉及一种导航设备电源管理领域，尤其涉及一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统。
背景技术
舰用惯性导航设备目前在舰上由舰电交流，舰电直流，惯导自备电池或UPS电源三路互为备份供电。目前，三者的转换一般采用二极管并联、MOSFET分立器件、电磁继电器方式转换控制。但二极管并联供电转换方式，压降大，转换功率较小，当备用或应急电源过高时，会出现主、备、应急电源不分的状态；MOSFET分立器件供电转换方式，参数不好调整，易误动作，故障率高，可靠性低；电磁继电器供电方式，转换时间长，有短时掉电，频繁转换，触点开闭有电磁干扰，对高精度惯导工作有影响。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有舰用导航设备易出现主、备、应急电源使用状态混乱，主、备、应急电源切换时间长、效率低，切换过程易受外部干扰造成误动作、不稳定，故障率高的问题，提供一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，主、备、应急电源供电顺序清楚、稳定性高，主、备、应急电源能够实现零转换时间切换，效率高，同时，主备电源供电及切换过程不易受外部干扰，稳定性更强，从而能够稳定地对导航设备进行供电。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，包括舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3和导航设备INS；其特征在于：还包括电压检测芯片N1、单片机N2、达林顿阵列驱动芯片N3,以及固态继电器SSR1、SSR2和SSR3；
所述舰电交流电源G1整流后同时与电压检测芯片N1的输入端IN1以及固态继电器SSR1的受控端的一端相连；舰电直流电源G2与电压检测芯片N1的输入端IN2以及固态继电器SSR2的受控端的一端相连；应急电源G3与电压检测芯片N1的输入端IN3以及固态继电器SSR3的受控端的一端相连；固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的受控端的另一端同时与导航设备INS相连；
所述电压检测芯片N1输出端OUT1、OUT2和OUT3分别对应与单片机N2的输入端相连，单片机N2的输出端分别与达林顿阵列驱动芯片N3的输入端1B、2B和3B相连；该达林顿阵列驱动芯片N3的输出端1C、2C和3C分别与固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的控制端的正极相连，固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的控制端的负极均接地；
所述单片机N2通过电压检测芯片N1对舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3的供电电压进行采样，并按照先舰电交流电源G1供电，再舰电直流电源G2供电，最后应急电源G3供电的顺序对导航设备INS进行供电；其中：若三路供电电压均正常，则控制先舰电交流电源G1供电；若任意一路供电出现故障时，电压检测芯片N1对应的输出端口发出故障信号，单片机采样后，立即切断相应输出口，并按照供电顺序转换到下一正常电源供电。
进一步地，所述电压检测芯片N1采用MAXIM公司的MAX8215ESD或MAX8216ESD芯片，单片机N2采用C8051或STM32F407IGT6芯片，达林顿阵列驱动芯片N3采用MOTOROLA公司的MC1413、MC1416、MJ10012或ULN2003芯片。
进一步地，所述应急电源G3为惯导自备电池或UPS电源。
进一步地，所述固态继电器SSR1、SSR2和SSR3采用JGC-5035M、JGC-0516M或JGX-6M型号的固态继电器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明采用固态继电器SSR进行供电通断控制，其导通压降小，转换功率大；不会误动作，使整个供电系统故障率更低，可靠性更高，供电稳定性更好，从而能够稳定地对导航设备进行供电。
2、本发明采用电压检测芯片实时在线对各电源的电压的变化进行检测，并采用单片机按电源的优先级别顺序进行辨别和按序转换控制，成功解决了舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3供电顺序混乱，供电状态不分的问题；从而整个供电系统控制顺序清晰，故障率低，多路供电零转换时间。
3、本发明采用固态继电器 SSR 控制，参数调试简单，转换时间极其短，光电隔离，无电磁干扰，导通关闭无触点，能够实现多路零转换时间供电；并且，整个系统成本低，小、中、大功率设备都能广泛应用的优点。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1，一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，包括舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3和导航设备INS；其中，所述应急电源G3为惯导自备电池或UPS电源。还包括电压检测芯片N1、单片机N2、达林顿阵列驱动芯片N3,以及固态继电器SSR1、SSR2和SSR3；具体实施时，所述电压检测芯片N1采用MAXIM公司的MAX8215ESD或MAX8216ESD芯片，单片机N2采用C8051或STM32F407IGT6芯片，达林顿阵列驱动芯片N3采用MOTOROLA公司的MC1413、MC1416、MJ10012或ULN2003芯片；采用上述芯片，技术更加成熟，稳定性更好。所述固态继电器SSR1、SSR2和SSR3采用JGC-5035M、JGC-0516M或JGX-6M型号的固态继电器，控制效果更好，响应速度更快。其中，所述电压检测芯片N1具有三个输入端IN1、IN2和IN3以及三个输出端OUT1、OUT2和OUT3；单片机N2对应具有三组I/0端口；达林顿阵列驱动芯片N3具有7个输入端口1B-7B和7个输出端口1C-7C。
所述舰电交流电源G1整流后同时与电压检测芯片N1的输入端IN1以及固态继电器SSR1的受控端的一端相连。舰电直流电源G2与电压检测芯片N1的输入端IN2以及固态继电器SSR2的受控端的一端相连。应急电源G3与电压检测芯片N1的输入端IN3以及固态继电器SSR3的受控端的一端相连。固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的受控端的另一端同时与导航设备INS相连。
所述电压检测芯片N1输出端OUT1、OUT2和OUT3分别对应与单片机N2的输入端相连，单片机N2的输出端分别与达林顿阵列驱动芯片N3的输入端1B、2B和3B相连；该达林顿阵列驱动芯片N3的输出端1C、2C和3C分别与固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的控制端的正极相连，固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的控制端的负极均接地。
所述单片机N2通过电压检测芯片N1对舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3的供电电压进行采样，并按照先舰电交流电源G1供电，再舰电直流电源G2供电，最后应急电源G3供电的顺序对导航设备INS进行供电。其中：若三路供电电压均正常，则控制先舰电交流电源G1供电；若任意一路供电出现故障时，电压检测芯片N1对应的输出端口发出故障信号，单片机采样后，立即切断相应输出口，并按照供电顺序转换到下一正常电源供电。
工作过程中，电压检测芯片N1采集舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3三路供电电压信号，并传送给单片机 N2，单片机按舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3的顺序进行正常工作和故障采样及判断，并控制信号输出给达林顿阵列驱动芯片N3进行放大及接口适配，驱动固态继电器SSR1～SSR3根据信号工作。其中，当三路供电都正常时，N1的 OUT1、 OUT2、 OUT3 输出正常信号，单片机采样后，按先舰电交流电源G1、后舰电直流电源G2、再应急电源G3的顺序，其相应 I/O 口输出正常电平，经达林顿阵列驱动芯片N3放大后，输出给对应固态继电器SSR1、SSR2、SSR3，通过光电隔离，控制强电，为惯导提供工作电源。当三路任意一路故障时，电压检测会发出故障信号，单片机采样后，切断相应输出口，立即转换为正常路供电，实现零转换供电。
具体实施过程中，当三路供电都正常时，N1的 OUT1、OUT2、OUT3 输出正常信号，单片机N2采样后，控制与舰电交流电源G1供电性对应的输出口对达林顿阵列驱动芯片N3的输入端口1B输入信号，使达林顿阵列驱动芯片N3的输出端口1C输出信号，从而控制固态继电器SSR1导通，舰电交流电源G1对导航设备INS供电。当三路任意一路故障时，单片机N2根据采样信号判断是哪一路出现故障：若OUT2、OUT3采样故障，则切断单片机的相应输出口，不再向达林顿阵列驱动芯片N3发送信号，并继续控制舰电交流电源G1供电。若OUT1采样故障，则切断单片机的相应输出口，不再向达林顿阵列驱动芯片N3发送信号，并立即控制舰电直流电源G2供电。同理：若OUT1和OUT2均采样故障，则切断单片机的相应输出口，不再向达林顿阵列驱动芯片N3发送信号，并立即控制应急电源G3供电；若OUT2采样故障，则切断单片机的相应输出口，不再向达林顿阵列驱动芯片N3发送信号，并控制舰电交流电源G1供电，此时，若OUT1采样故障，则切断单片机的相应输出口，并立即控制应急电源G3供电。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，包括舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3和导航设备INS；其特征在于：还包括电压检测芯片N1、单片机N2、达林顿阵列驱动芯片N3,以及固态继电器SSR1、SSR2和SSR3；
所述舰电交流电源G1整流后同时与电压检测芯片N1的输入端IN1以及固态继电器SSR1的受控端的一端相连；舰电直流电源G2与电压检测芯片N1的输入端IN2以及固态继电器SSR2的受控端的一端相连；应急电源G3与电压检测芯片N1的输入端IN3以及固态继电器SSR3的受控端的一端相连；固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的受控端的另一端同时与导航设备INS相连；
所述电压检测芯片N1输出端OUT1、OUT2和OUT3分别对应与单片机N2的输入端相连，单片机N2的输出端分别与达林顿阵列驱动芯片N3的输入端1B、2B和3B相连；该达林顿阵列驱动芯片N3的输出端1C、2C和3C分别与固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的控制端的正极相连，固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的控制端的负极均接地；
所述单片机N2通过电压检测芯片N1对舰电交流电源G1、舰电直流电源G2、应急电源G3的供电电压进行采样，并按照先舰电交流电源G1供电，再舰电直流电源G2供电，最后应急电源G3供电的顺序对导航设备INS进行供电；其中：若三路供电电压均正常，则控制先舰电交流电源G1供电；若任意一路供电出现故障时，电压检测芯片N1对应的输出端口发出故障信号，单片机采样后，立即切断相应输出口，并按照供电顺序转换到下一正常电源供电。
2.根据权利要求1所述的一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，其特征在于：所述电压检测芯片N1采用MAXIM公司的MAX8215ESD或MAX8216ESD芯片，单片机N2采用C8051或STM32F407IGT6芯片，达林顿阵列驱动芯片N3采用MOTOROLA公司的MC1413、MC1416、MJ10012或ULN2003芯片。
3.根据权利要求1所述的一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，其特征在于：所述应急电源G3为惯导自备电池或UPS电源。
4.根据权利要求1所述的一种舰用惯性导航设备多路零转换时间供电系统，其特征在于：所述固态继电器SSR1、SSR2和SSR3采用JGC-5035M、JGC-0516M或JGX-6M型号的固态继电器。
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