CN111244888B - 一种机载汇流条接触器无源快速关断电路及关断方法 - Google Patents
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Abstract
一种机载汇流条接触器无源快速关断电路及关断方法，包括阈值开关电路和驱动电路；阈值开关电路和驱动电路连接，阈值开关电路接收电压，用于在阈值开关电路的控制下对汇流条接触器快速关断。采用阈值开关电路和输出驱动电路的架构用于快速驱动接触器动作，保证转电时间小于50ms，当电路发生故障或损坏情况，不影响接触器的导通，汇流条电压可为后级负载正常供电，提高了供电系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于航空机载配电领域，特别涉及一种机载汇流条接触器无源快速关断电路及关断方法。
背景技术
接触器是现代航空机载配电的主要器件，广泛应用于航空配电领域，用于实现载机主电源和大功率用电设备的电源切换和通断控制。
当前机载配电系统大多采用继电器互锁逻辑方式来实现电源的自动转换控制。为保证载机设备的正常工作，按照GJB181的相关规定，要求汇流条在转换时，中断供电时间不得超过50mS。但由于挂接在载机汇流条上的设备大多含有储能元件，汇流条的电压下降会有一定的延时，导致汇流条接触器不能快速释放，出现转电时间大于50mS的现象。
一般解决该问题的方法有两种：
1)通过比较器，监测汇流条电压，当电压低于规定阈值时，快速控制接触器接通或关断；
2)通过AD采样，再由处理器软件解算，判断是否满足规定阈值时，控制接触器的快速接通或关断。
但是，以上两种方式，在大功率常规配电控制方法时中并不适用，原因如下：
1)以上两中方案都需要二次工作电源，即将载机的28V电源转换为5V、±15V等比较器、处理器工作所需电压。这样就需要增加电源转换电路，和相应的尖峰浪涌保护电路、储能电路、滤波电路等，导致电路复杂，可靠性降低，体积、重量增加的问题；
2)在机上电磁环境复杂，特别是在大功率常规配电设备中，比较器、处理器等电路容易受干扰，必须增加电磁防护；
基于以上两个原因，这两中方法在机载配电时基本上无法实施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机载汇流条接触器无源快速关断电路及关断方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种机载汇流条接触器无源快速关断电路，包括阈值开关电路和驱动电路；阈值开关电路和驱动电路连接，阈值开关电路接收电压，用于在阈值开关电路的控制下对汇流条接触器快速关断。
进一步的，阈值开关电路包括二极管D1、二极管D2、限流电阻R1、电阻R3、TVS管D3、稳压管D4、功率电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3和三极管Q1；二极管D1和二极管D2的一端分别接电压，另一端连接限流电阻R1，限流电阻R1连接TVS管，TVS管接地；电容C1、电容C2、电容C3和TVS管并联；电容C3的一端接稳压管D4和功率电阻R2，稳压管D4接电阻R3后接三极管Q1基极，功率电阻R2一端接三极管集电极，三极管Q1发射极接地。
进一步的，驱动电路包括光耦合MOSFET管U1、继电器U2、TVS管D5和接触器U3；光耦合MOSFET管U1的第一引脚接功率电阻R2，第二引脚接地，第四引脚接所控汇流条，第三引脚接继电器U2线圈；继电器U2第二、第三引脚接地，第四引脚接接触器线圈后接入所控汇流条，接触器U3第一、第五、第七引脚接汇流条，第二、第六、第八引脚用于输出控制，TVS管D5与接触器U3线圈并联。
进一步的，阈值开关电路接收的电压来自PP1汇流条和PP2汇流条；PP1汇流条和PP2汇流条分别连接二极管D1和二极管D2。
进一步的，一种机载汇流条接触器无源快速关断电路的关断方法，包括：
S1，当驱动电路中光耦合MOSFET不动作时，其MOS管处于导通状态，当光耦合MOSFET动作时，MOS管处于关断状态。
S2，接触器一直处于导通状态，当电路发生故障或损坏情况下不影响接触器的导通，仅当阈值开关电路中PP1汇流条PP2汇流条电压均小于所设阈值时，断开接触器。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明公开一种机载汇流条接触器快速关断电路，无需单独的工作电源；电路简单，包括输出驱动电路和阈值开关电路两部分。其中，所述输出驱动电路经光耦合MOSFET、继电器后连接至所控汇流条接触器；所述阈值开关电路接收电压，与稳压管阈值对比实现三极管的开关控制，用于在阈值开关电路的控制下对汇流条接触器快速关断。采用阈值开关电路和输出驱动电路的架构用于快速驱动接触器动作，保证转电时间小于50ms，当电路发生故障或损坏情况，不影响接触器的导通，汇流条电压可为后级负载正常供电，提高了供电系统的可靠性。
附图说明
图1是一种机载汇流条接触器快速开关装置的电路原理图。
图2是一种机载汇流条接触器快速开关装置的供电结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1和图2，一种机载汇流条接触器无源快速关断电路，包括阈值开关电路和驱动电路；阈值开关电路和驱动电路连接，阈值开关电路接收电压，用于在阈值开关电路的控制下对汇流条接触器快速关断。
阈值开关电路包括二极管D1、二极管D2、限流电阻R1、电阻R3、TVS管D3、稳压管D4、功率电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3和三极管Q1；二极管D1和二极管D2的一端分别接电压，另一端连接限流电阻R1，限流电阻R1连接TVS管，TVS管接地；电容C1、电容C2、电容C3和TVS管并联；电容C3的一端接稳压管D4和功率电阻R2，稳压管D4接电阻R3后接三极管Q1基极，功率电阻R2一端接三极管集电极，三极管Q1发射极接地。
驱动电路包括光耦合MOSFET管U1、继电器U2、TVS管D5和接触器U3；光耦合MOSFET管U1的第一引脚接功率电阻R2，第二引脚接地，第四引脚接所控汇流条，第三引脚接继电器U2线圈；继电器U2第二、第三引脚接地，第四引脚接接触器线圈后接入所控汇流条，接触器U3第一、第五、第七引脚接汇流条，第二、第六、第八引脚用于输出控制，TVS管D5与接触器U3线圈并联。
阈值开关电路接收的电压来自PP1汇流条和PP2汇流条；PP1汇流条和PP2汇流条分别连接二极管D1和二极管D2。阈值开关电路不仅限于接收PP1汇流条、PP2汇流条电压，根据不同情况，可设置接收其余机上汇流条电压，用于接触器快速开关控制。
一种机载汇流条接触器无源快速关断电路的关断方法，包括：
S1，当驱动电路中光耦合MOSFET不动作时，其MOS管处于导通状态，当光耦合MOSFET动作时，MOS管处于关断状态。
S2，接触器一直处于导通状态，当电路发生故障或损坏情况下不影响接触器的导通，仅当阈值开关电路中PP1汇流条PP2汇流条电压均小于所设阈值时，断开接触器。
如图1所示，外部输入的PP1汇流条、PP2汇流条分别经二极管D1、D2后流入电路，TVS管D3用于抑制瞬态电压。稳压管D4用于设置三极管Q1的导通阈值。
当PP1汇流条电压或PP2汇流条电压高于稳压管D4设置的阈值时，三极管Q1导通，阈值开关电路不动作，光耦合MOSFETU1中的MOS管处于导通状态，继电器U2线圈流过电流，开关吸合，接触器U3开关随之吸合，被控汇流条为后级负载供电。
当PP1汇流条电压、PP2汇流条电压均低于稳压管D4设置的阈值时，三极管Q1不导通。此时，光耦合MOSFETU1动作，光耦合MOSFET中的MOS管关断，继电器U2线圈失去电流，继电器开关断开，接触器U3线圈失去电流，接触器迅速关断。
如图2所示，当电源故障时，PP1汇流条、PP2汇流条电压下降，但由于挂接在载机汇流条上的设备大多含有储能元件，汇流条的电压下降就会有一定的延时，导致汇流条接触器不能快速释放，出现转电时间大于50mS的现象。本发明，通过稳压管D4设置阈值，当PP1汇流条、PP2汇流条电压下降到设定的阈值时，迅速驱动光耦合MOSFET，U1动作，光耦合MOSFET中的MOS管断开，使原来处于闭合状态的接触器(BTB1、BTB2)迅速断开，再接通BTB3、BTB4、BTB5使应急汇流条为PP1汇流条、PP2汇流条供电。通过这种方式迅速关断BTB1、BTB2接触器，解决转电时间大于50mS的现象。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的开关变化与改进等，均应归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (1)
1.一种机载汇流条接触器无源快速关断电路的关断方法，其特征在于，该方法基于机载汇流条接触器无源快速关断电路来实现，该电路包括：阈值开关电路和驱动电路；阈值开关电路和驱动电路连接，阈值开关电路接收电压，用于在阈值开关电路的控制下对汇流条接触器快速关断；
阈值开关电路包括二极管D1、二极管D2、限流电阻R1、电阻R3、TVS管D3、稳压管D4、功率电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3和三极管Q1；二极管D1和二极管D2的一端分别接电压，另一端连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端连接TVS管D3的一端，TVS管D3的另一端接地；电容C1、电容C2、电容C3和TVS管D3并联；电容C3的一端接稳压管D4的一端和功率电阻R2的一端，稳压管D4的另一端接电阻R3后接三极管Q1基极，功率电阻R2的另一端接三极管集电极，三极管Q1发射极接地；
驱动电路包括光耦合MOSFET管U1、继电器U2、TVS管D5和接触器U3；光耦合MOSFET管U1的第一引脚接功率电阻R2的另一端，第二引脚接地，第四引脚接所控汇流条，第三引脚接继电器U2线圈；继电器U2的第二、第三引脚接地，第四引脚接接触器线圈后接入所控汇流条，接触器U3第一、第五、第七引脚接汇流条，第二、第六、第八引脚用于输出控制，TVS管D5与接触器U3线圈并联；
阈值开关电路接收的电压来自第一汇流条和第二汇流条；第一汇流条和第二汇流条分别连接二极管D1和二极管D2的一端；
该方法包括以下步骤：
S1，当驱动电路中光耦合MOSFET管U1不动作时，其MOSFET管处于导通状态，当光耦合MOSFET管U1动作时，MOSFET管处于关断状态；
S2，接触器一直处于导通状态，当电路发生故障或损坏情况下不影响接触器的导通，仅当阈值开关电路中第一汇流条第二汇流条电压均小于所设阈值时，断开接触器。
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