CN111175629A - 一种快速检测浪涌抑制电路性能的方法 - Google Patents

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肖辉
于涛
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Abstract

本发明公开了一种快速检测浪涌抑制电路性能的方法，包括：利用可变电容箱CX与电阻RX构成浪涌模拟电路，计算得到电阻RX的阻值参数，根据设计的浪涌电流，利用构建的电路模型计算出可变电容箱CX的容值，对计算得到的参数进行软件仿真，之后搭建实际的浪涌模拟电路，空测浪涌模拟电路的浪涌电流，将待检测的浪涌抑制电路接入浪涌模拟电路前端，通过对比接入浪涌抑制电路前后的浪涌电流，评估浪涌抑制电路的性能。本发明在计算出电容箱容值与电阻阻值参数后，先对计算得到的参数进行仿真，比较仿真结果与预计结果，比对通过后，再根据参数搭建浪涌模拟电路进行实测，本发明先计算、再仿真的方式取得双重保证，确保了测试结果的准确性和安全性。

Description

一种快速检测浪涌抑制电路性能的方法
技术领域
本发明涉及空间有效载荷的设计测试与仿真方法，尤其涉及一种快速检测浪涌抑制电路性能的方法。
背景技术
空间有效载荷的设计中往往会存在容性负载，致使上电瞬间产生很大的浪涌电流，容易造成载荷的损伤，所以浪涌电流是空间有效载荷设计中一个重要指标，空间系统的设计中要求严格控制浪涌电流的幅度、斜率、宽度等指标。现有技术中，在载荷电源输入前端设计浪涌抑制电路是降低载荷浪涌电流的常用方法，为保证载荷的浪涌电流符合设计要求，对浪涌抑制电路的性能进行评估具有非常重要的意义。实际应用中，空间有效载荷由于工作在太空环境，对器件的等级要求很高，一般都为宇航级，所以载荷的设计成本很高，而且目前空间有效载荷设计中检测浪涌抑制电路性能时需要昂贵的专业设备，或直接在载荷真机上进行试验，如果不对浪涌抑制电路的性能进行评估，仅凭经验将浪涌抑制电路直接使用在载荷上，不仅难以达到涉及要求，而且需要较高的设计成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种采用先计算、再仿真的方式取得双重保证，以确保测试结果的准确性和安全性，进而方便、快速地检测出浪涌抑制电路对浪涌电流的抑制程度，有助于降低空间有效载荷设计与测试难度、有助于降低设计成本的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种快速检测浪涌抑制电路性能的方法，该方法基于电源与开关电路、浪涌抑制电路和浪涌模拟电路实现，所述浪涌模拟电路包括可变电容箱CX和电阻RX，所述方法包括如下步骤：步骤S1，获取空间有效载荷的工作电压U和工作电流I，计算电阻RX的阻值
Figure BDA0001859292970000021
并设计测试浪涌抑制电路性能时所需的浪涌电流；步骤S2，分析电路结构并构建电路模型，根据步骤S1设计的浪涌电流，利用所述电路模型计算得出可变电容箱CX的容值；步骤S3，根据步骤S2计算得到的容值，利用预设的电路仿真软件进行仿真，比较仿真得到的浪涌电流与设计的浪涌电流是否一致，若是，则执行步骤S4，若否，则返回至所述步骤S2；步骤S4，将可变电容箱CX的容值调节至步骤S2计算得到的容值，利用可变电容箱CX与步骤S1计算得到的电阻RX联合构建浪涌模拟电路；步骤S5，利用电源与开关电路对步骤S4构建的浪涌模拟电路进行单独测试，实测浪涌模拟电路在开关闭合瞬间所产生的浪涌电流；步骤S6，利用电源与开关电路对浪涌抑制电路和浪涌模拟电路进行联合测试，测试浪涌模拟电路在接入浪涌抑制电路后，其上电瞬间产生的浪涌电流；步骤S7，对比步骤S5与步骤S6的测试结果，评估浪涌抑制电路性能。
优选地，进行多浪涌值设计测试时，重复步骤S2至步骤S7，直至所有设计的浪涌电流测试完毕，评估浪涌抑制电路的性能。
优选地，所述电源与开关电路包括相串联的直流电源DC和开关。
优选地，所述步骤S5中，所述浪涌模拟电路中，所述可变电容箱CX与电阻RX相并联。
优选地，所述步骤S6中，所述浪涌抑制电路包括有MOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述电阻R1和电阻R2的第一端均连接于所述电源与开关电路的输出端正极，所述所述电阻R1和电阻R2的第二端均连接于所述MOS管Q1的栅极，所述电阻R3和电阻R4的第一端均连接于所述MOS管Q1的栅极，所述电阻R3和电阻R4的第二端均接地，所述电容C1和电容C2依次串联后连接于所述MOS管Q1的栅极与地之间，所述电源与开关电路的输出端正极还连接于所述浪涌模拟电路的第一端，所述浪涌模拟电路的第二端连接于所述MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极接地。
本发明公开的快速检测浪涌抑制电路性能的方法中，通过可变电容箱CX与电阻RX构成浪涌模拟电路，根据获取的空间载荷的工作电压和工作电流，计算得到电阻RX的阻值参数，根据测试试验设计的浪涌电流幅度参数，利用构建的电路模型计算出可变电容箱CX的容值，对计算得到的参数进行软件仿真，仿真结果通过后，搭建实际的浪涌模拟电路，空测浪涌模拟电路的浪涌电流，判断其是否达到测试设计所需的浪涌电流，如果符合测试设计要求，则将待检测的浪涌抑制电路接入浪涌模拟电路前端，测试接入浪涌抑制电路后的浪涌电流，通过对比接入浪涌抑制电路前后的浪涌电流，评估浪涌抑制电路的性能。基于上述原理可以看出，本发明在计算出电容箱容值与电阻阻值参数后，先用仿真软件对计算得到的参数进行仿真，比较仿真结果与预计结果，比对通过后，再根据参数搭建浪涌模拟电路进行实测，本发明先计算、再仿真的方式取得双重保证，确保了测试结果的准确性和安全性。相比现有技术而言，本发明可方便、快速地检测出浪涌抑制电路对浪涌电流的抑制程度，有助于降低空间有效载荷设计与测试难度，并大大降低设计成本。
附图说明
图1是本发明快速检测浪涌抑制电路性能的方法的流程图；
图2是对浪涌模拟电路进行单独测试时的电路原理图；
图3是对浪涌抑制电路和浪涌模拟电路进行联合测试时的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种快速检测浪涌抑制电路性能的方法，请参照图1，该方法基于电源与开关电路1、浪涌抑制电路2和浪涌模拟电路3实现，所述浪涌模拟电路3包括可变电容箱CX和电阻RX，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，获取空间有效载荷的工作电压U和工作电流I，计算电阻RX的阻值
Figure BDA0001859292970000041
并设计测试浪涌抑制电路性能时所需的浪涌电流；
步骤S2，分析电路结构并构建电路模型，根据步骤S1设计的浪涌电流，利用所述电路模型计算得出可变电容箱CX的容值；
步骤S3，根据步骤S2计算得到的容值，利用预设的电路仿真软件进行仿真，比较仿真得到的浪涌电流与设计的浪涌电流是否一致，若是，则执行步骤S4，若否，则返回至所述步骤S2；
步骤S4，将可变电容箱CX的容值调节至步骤S2计算得到的容值，利用可变电容箱CX与步骤S1计算得到的电阻RX联合构建浪涌模拟电路3；
步骤S5，利用电源与开关电路1对步骤S4构建的浪涌模拟电路3进行单独测试，实测浪涌模拟电路3在开关闭合瞬间所产生的浪涌电流；
步骤S6，利用电源与开关电路1对浪涌抑制电路2和浪涌模拟电路3进行联合测试，测试浪涌模拟电路3在接入浪涌抑制电路2后，其上电瞬间产生的浪涌电流；
步骤S7，对比步骤S5与步骤S6的测试结果，评估浪涌抑制电路性能。
上述方法中，通过可变电容箱CX与电阻RX构成浪涌模拟电路3，根据获取的空间载荷的工作电压和工作电流，计算得到电阻RX的阻值参数，根据测试试验设计的浪涌电流幅度参数，利用构建的电路模型计算出可变电容箱CX的容值，对计算得到的参数进行软件仿真，仿真结果通过后，搭建实际的浪涌模拟电路3，空测浪涌模拟电路3的浪涌电流，判断其是否达到测试设计所需的浪涌电流，如果符合测试设计要求，则将待检测的浪涌抑制电路2接入浪涌模拟电路3前端，测试接入浪涌抑制电路2后的浪涌电流，通过对比接入浪涌抑制电路2前后的浪涌电流，评估浪涌抑制电路的性能。基于上述原理，本发明可方便、快速地检测出浪涌抑制电路对浪涌电流的抑制程度，有助于降低空间有效载荷设计与测试难度，并大大降低设计成本。
实际应用中，进行多浪涌值设计测试时，重复步骤S2至步骤S7，直至所有设计的浪涌电流测试完毕，评估浪涌抑制电路的性能。
本实施例中，电源与开关电路1用于提供电源，进一步地，所述电源与开关电路1包括相串联的直流电源DC和开关。
请参照图2，浪涌模拟电路3由于存在容性负载在电源与开关电路1上电瞬间会产生浪涌电流，浪涌电流的幅度与上电速度和容值的大小相关。关于电路的具体组成，所述步骤S5中，所述浪涌模拟电路3中，所述可变电容箱CX与电阻RX相并联。
请参照图3，浪涌抑制电路2通过减缓电源与开关电路1给浪涌模拟电路3上电的速度来抑制浪涌电流。关于浪涌抑制电路2的具体组成，所述步骤S6中，所述浪涌抑制电路2包括有MOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述电阻R1和电阻R2的第一端均连接于所述电源与开关电路1的输出端正极，所述所述电阻R1和电阻R2的第二端均连接于所述MOS管Q1的栅极，所述电阻R3和电阻R4的第一端均连接于所述MOS管Q1的栅极，所述电阻R3和电阻R4的第二端均接地，所述电容C1和电容C2依次串联后连接于所述MOS管Q1的栅极与地之间，所述电源与开关电路1的输出端正极还连接于所述浪涌模拟电路3的第一端，所述浪涌模拟电路3的第二端连接于所述MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极接地。
本发明公开的快速检测浪涌抑制电路性能的方法，通过可变电容箱可变电容箱CX与电阻RX搭建浪涌模拟电路3，方便地构建了浪涌源，容易对浪涌抑制电路的性能进行测试。同时，本发明采取可变电容箱CX，可针对多浪涌值测试设计，通过调节可变电容箱CX可切换不同容值，从而满足多种需求。此外，本发明在计算出可变电容箱CX的容值与电阻RX的阻值参数后，先用仿真软件对计算得到的参数进行仿真，比较仿真结果与预计结果，比对通过后，再根据参数搭建浪涌模拟电路进行实测，本发明采用先计算、再仿真的方式实现双重保证，以确保测试过程的准确性和安全性。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种快速检测浪涌抑制电路性能的方法，其特征在于，该方法基于电源与开关电路(1)、浪涌抑制电路(2)和浪涌模拟电路(3)实现，所述浪涌模拟电路(3)包括可变电容箱CX和电阻RX，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，获取空间有效载荷的工作电压U和工作电流I，计算电阻RX的阻值
Figure FDA0001859292960000011
并设计测试浪涌抑制电路性能时所需的浪涌电流；
步骤S2，分析电路结构并构建电路模型，根据步骤S1设计的浪涌电流，利用所述电路模型计算得出可变电容箱CX的容值；
步骤S3，根据步骤S2计算得到的容值，利用预设的电路仿真软件进行仿真，比较仿真得到的浪涌电流与设计的浪涌电流是否一致，若是，则执行步骤S4，若否，则返回至所述步骤S2；
步骤S4，将可变电容箱CX的容值调节至步骤S2计算得到的容值，利用可变电容箱CX与步骤S1计算得到的电阻RX联合构建浪涌模拟电路(3)；
步骤S5，利用电源与开关电路(1)对步骤S4构建的浪涌模拟电路(3)进行单独测试，实测浪涌模拟电路(3)在开关闭合瞬间所产生的浪涌电流；
步骤S6，利用电源与开关电路(1)对浪涌抑制电路(2)和浪涌模拟电路(3)进行联合测试，测试浪涌模拟电路(3)在接入浪涌抑制电路(2)后，其上电瞬间产生的浪涌电流；
步骤S7，对比步骤S5与步骤S6的测试结果，评估浪涌抑制电路性能。
2.如权利要求1所述的快速检测浪涌抑制电路性能的方法，其特征在于，进行多浪涌值设计测试时，重复步骤S2至步骤S7，直至所有设计的浪涌电流测试完毕，评估浪涌抑制电路的性能。
3.如权利要求1所述的快速检测浪涌抑制电路性能的方法，其特征在于，所述电源与开关电路(1)包括相串联的直流电源DC和开关。
4.如权利要求1所述的快速检测浪涌抑制电路性能的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述浪涌模拟电路(3)中，所述可变电容箱CX与电阻RX相并联。
5.如权利要求4所述的快速检测浪涌抑制电路性能的方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述浪涌抑制电路(2)包括有MOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述电阻R1和电阻R2的第一端均连接于所述电源与开关电路(1)的输出端正极，所述所述电阻R1和电阻R2的第二端均连接于所述MOS管Q1的栅极，所述电阻R3和电阻R4的第一端均连接于所述MOS管Q1的栅极，所述电阻R3和电阻R4的第二端均接地，所述电容C1和电容C2依次串联后连接于所述MOS管Q1的栅极与地之间，所述电源与开关电路(1)的输出端正极还连接于所述浪涌模拟电路(3)的第一端，所述浪涌模拟电路(3)的第二端连接于所述MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极接地。
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