CN110707806A - 一种双冗余不间断控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双冗余不间断控制电路,包括蓄电池、两路互为备份的模拟控制电路、霍尔传感器、控制器CPU、继电器K1、不间断汇流条、关键汇流条和二极管D7、D8。与现有产品相比,本发明电路设计简单,节约成本,可靠性高,能快速实现地面电源与蓄电池之间的供电切换。同时采用霍尔电流传感器H1和继电器K1实现电路的过流保护功能。
Description
技术领域
本发明是一种双冗余不间断控制电路,属于航空电气技术领域。
背景技术
目前我国无人飞机一般采用锌银蓄电池作为应急电源,由于蓄电池电压较高,无法采用与发电机并联的方式提供不间断供电,而使用开关元器件的控制电路,切换时间较长,无法满足关键设备的不间断供电要求,甚至影响到飞机的飞行安全,因此不间断供电已成为无人机电气系统设计的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供了一种双冗余不间断控制电路的设计方法,其目的当关键汇流条电压正常时,不间断汇流条自关键汇流条取电,基本不消耗蓄电池电能;当关键汇流条电压低于设定值时,不间断汇流条自蓄电池取电;当关键汇流条电压回复正常后,不间断汇流条自动恢复至自关键汇流条取电。霍尔电流传感器H1用于监测功率管GT1发射极输出电流,当该电流大于某一设定值且维持一段时间后,CPU控制继电器J1接通。当关键汇流条电压回复正常后,继电器J1自动断开。
本发明的技术方案:一种双冗余不间断控制电路,包括蓄电池、两路互为备份的模拟控制电路、霍尔传感器、控制器CPU、继电器K1、不间断汇流条、关键汇流条和二极管D7、D8;
模拟控制电路一具有电阻R1,稳压管D1,滤波电容C1,驱动三极管T1、T2,隔离二极管D3和大功率导通三极管GT1,R1一端、T1的集电极、T2的集电极、GT1的集电极均连接蓄电池,另一端与C1的一端、D1的负极、T1的基极连接,C1的另一端与D1的正极均接地,T1的发射极连接T2的基极,T2的发射极连接D3的正极,D3的负极连接GT1的基极,GT1的发射极经霍尔传感器连接至不间断汇流条;
模拟控制电路二与模拟控制电路一电路结构相同,也接在蓄电池和霍尔传感器之间,模拟控制电路一和模拟控制电路二互为备份,当不间断汇流条电压低于阈值时,任意一路模拟控制电路接通,由蓄电池向不间断汇流条提供瞬时供电,同时当控制器CPU检测到不间断汇流条电压低于阈值时,控制器CPU在一段时间后(40ms)控制驱动继电器K1接通,由蓄电池向不间断汇流条提供稳态供电,并自动断开模拟控制电路;
当模拟控制电路二或模拟控制电路一出现故障,即模拟控制电路在高于阈值时接通,霍尔传感器实时采集电流,从输出端发送给控制器CPU,控制器CPU判断若电流值>4A且维持30s,控制器CPU驱动继电器K1接通,蓄电池直接向不间断汇流条提供稳态供电;
不间断汇流条与二极管D7和D8的负极连接,关键汇流条与二极管D7和D8的正极连接,正常情况下,不间断汇流条电压超过阈值时,关键汇流条向不间断汇流条供电。
其特征在于,所述阈值为24.5V。
其特征在于,控制器CPU在40ms后控制驱动继电器K1接通。
其特征在于,电容C1连接在三极管T1的基极和地GND之间,用来滤波和吸收瞬间尖峰,保护三极管T1及稳压管D1。
其特征在于,二极管D7、D8具有双余度反向抑制作用,用来保证电流自关键汇流条流向不间断汇流条,防止电流反向。
发明的有益效果:本发明的一种双冗余不间断控制电路,以功率管为开关器件,提高了不间断控制电路响应速度、减小电磁干扰、提高使用寿命、无拉弧现象;霍尔传感器能监控功率管GT1,GT2发射极的电流,并实时反馈至CPU,该控制电路结构简单,节约成本,可靠性高,能快速开通关断的同时还能实时监测电流,完成不间断供电的智能控制和保护。
附图说明
图1为双冗余不间断控制电路的电路图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的连接结构进行详细说明。
参见附图1所示,该种用于不间断供电的控制电路,该控制电路中的驱动信号通过限流电阻R1和稳压管D1连接到三极管T1的1脚基极,稳压管D1将三极管T1的基极电压钳制至某特定值,为三极管T1提供驱动信号;
三极管T1的2脚集电极接蓄电池,三极管T1的3脚集电极连接三极管T2的1脚基极,为三极管T2提供驱动信号;
三极管T2的2脚集电极接蓄电池,三极管T2的3脚发射极经过二极管D3连接至功率管GT1的1脚基极,为功率管GT1提供驱动信号;
功率管GT1的2脚集电极接蓄电池,功率管GT1的3脚发射极经过霍尔电流传感器H1后接不间断汇流条。
继电器K1连接在蓄电池和不间断汇流条之间;霍尔电流传感器采集功率管GT1发射极输出电流,并实时反馈至CPU,当电流达到某一阈值后,CPU控制继电器K1接通,不间断汇流条自蓄电池取电,防止过流时间过长对元器件造成损伤。
电容C1连接在三极管T1的基极和地GND之间,用来滤波和吸收瞬间尖峰,保护三极管T1及稳压管D1。
二极管D7、D8具有反向抑制作用,用来保证电流自关键汇流条流向不间断汇流条,防止电流反向。
当功率管GT1作为功率开关器件通过1脚基极与3脚集电极的电压差来实现导通和截止,所以开通和关断的切换频率要远远大于机械结构开关,并且实现双冗余。霍尔电流传感器实时采集电流,并反馈至CPU,根据电流设定值和采集值的大小,CPU能够控制继电器接通。通过该控制电路控制不间断供电切换功能可以实时检测电流,精度高稳定性好,能够实现智能控制。
Claims (8)
1.一种双冗余不间断控制电路,包括蓄电池、两路互为备份的模拟控制电路、霍尔传感器、控制器CPU、继电器K1、不间断汇流条、关键汇流条和二极管D7、D8;
模拟控制电路一具有电阻R1,稳压管D1,滤波电容C1,驱动三极管T1、T2,隔离二极管D3和大功率导通三极管GT1,R1一端、T1的集电极、T2的集电极、GT1的集电极均连接蓄电池,另一端与C1的一端、D1的负极、T1的基极连接,C1的另一端与D1的正极均接地,T1的发射极连接T2的基极,T2的发射极连接D3的正极,D3的负极连接GT1的基极,GT1的发射极经霍尔传感器连接至不间断汇流条;
模拟控制电路二与模拟控制电路一电路结构相同,也接在蓄电池和霍尔传感器之间,模拟控制电路一和模拟控制电路二互为备份,当不间断汇流条电压低于阈值时,任意一路模拟控制电路接通,由蓄电池向不间断汇流条提供瞬时供电,同时当控制器CPU检测到不间断汇流条电压低于阈值时,控制器CPU在一段时间后控制驱动继电器K1接通,由蓄电池向不间断汇流条提供稳态供电,并自动断开模拟控制电路;
当模拟控制电路二或模拟控制电路一出现故障,即模拟控制电路在高于阈值时接通,霍尔传感器实时采集电流,从输出端发送给控制器CPU,控制器CPU判断是否满足K1接通条件,若满足,控制器CPU驱动继电器K1接通,蓄电池直接向不间断汇流条提供稳态供电;
不间断汇流条与二极管D7和D8的负极连接,关键汇流条与二极管D7和D8的正极连接。
2.如权利要求1所述的一种双冗余不间断控制电路,其特征在于,稳压管D1将三极管T1的基极电压钳制,为三极管T1提供驱动信号。
3.如权利要求2所述的一种双冗余不间断控制电路,其特征在于,所述K1接通条件为电流值>4A且维持30s。
4.如权利要求3所述的一种双冗余不间断控制电路,其特征在于,正常情况下,不间断汇流条电压超过阈值,关键汇流条向不间断汇流条供电。
5.如权利要求4所述的一种双冗余不间断控制电路,其特征在于,所述阈值为24.5V。
6.如权利要求5所述的一种双冗余不间断控制电路,其特征在于,控制器CPU在40ms后控制驱动继电器K1接通。
7.如权利要求6所述的一种双冗余不间断控制电路,其特征在于,电容C1连接在三极管T1的基极和地GND之间,用来滤波和吸收瞬间尖峰,保护三极管T1及稳压管D1。
8.如权利要求7所述的一种双冗余不间断控制电路,其特征在于,二极管D7、D8具有双余度反向抑制作用,用来保证电流自关键汇流条流向不间断汇流条,防止电流反向。
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