CN112751321A - 保护电路、方法及电源控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护电路、方法及电源控制器，属于电路领域。本发明的保护电路包括电流采样模块、电压获取模块、控制开关、锁定保护模块、分流保护模块，电流采样模块用于获取采样电流；电压获取模块用于获取实际电压；锁定保护模块连接控制开关；分流保护模块分别连接采样模块、电压获取模块和锁定保护模块，分流保护模块用于根据采样电流和实际电压检测是否发生常分流故障，分流保护模块还用于在发生常分流故障时驱动锁定保护模块断开控制开关。这种保护电路结构简单，能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护。

Description

保护电路、方法及电源控制器

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其涉及一种保护电路、方法及电源控制器。

背景技术

在电源控制器为卫星供电的过程中，常常会由于分流调节单元出现常分流故障而无法向母线供电从而丧失对应阵功率，而目前分流管全冗余的解决措施存在着电路复杂、热耗大等问题。因此，如何提供一种电路简单的保护电路，有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种保护电路，结构简单，能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护。

本发明还提出一种具有上述保护电路的保护方法。

本发明还提出一种具有上述保护电路的电源控制器。

根据本发明的第一方面实施例的保护电路，包括：

电流采样模块，所述电流采样模块用于获取采样电流；

电压获取模块，所述电压获取模块用于获取实际电压；

控制开关；

锁定保护模块，所述锁定保护模块连接所述控制开关；

分流保护模块，所述分流保护模块分别连接所述电流采样模块、所述电压获取模块和所述锁定保护模块，所述分流保护模块用于根据所述采样电流和所述实际电压检测是否发生常分流故障，所述分流保护模块还用于在发生所述常分流故障时驱动所述锁定保护模块断开所述控制开关。

根据本发明实施例的保护电路，至少具有如下有益效果：这种保护电路通过电流采样模块获取采样电流，通过电压获取模块获取实际电压，分流保护模块根据采样电流和实际电压检测是否发生常分流故障，在检测发生常分流故障时，分流保护模块驱动锁定保护模块，锁定保护模块在被驱动后控制控制开关断开，这样能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，电路结构简单，也能够降低开关损耗。

根据本发明的一些实施例，所述电压获取模块包括：

第一比较器，所述第一比较器的正输入端接收所述实际电压的电压信号，所述第一比较器的负输入端接收基准电压的电压信号，所述第一比较器的输出端连接所述分流保护模块，所述第一比较器用于获取实际电压并比较所述实际电压与基准电压之间的第一大小关系。

根据本发明的一些实施例，所述分流保护模块包括：

检测单元，所述检测单元连接所述电流采样模块，所述检测单元用于接收所述采样电流并放大所述采样电流，得到放大后的采样电流；

比较单元，所述比较单元连接所述检测单元，所述比较单元用于比较所述放大后的采样电流与基准电流之间的第二大小关系；

第一定时单元，所述第一定时单元连接所述电压获取模块，所述第一定时单元用于根据所述实际电压，获取所述常分流故障的第一时长；

第二定时单元，所述第二定时单元分别连接所述比较单元、所述第一定时单元以及所述锁定保护模块，所述第二定时单元用于根据所述第二大小关系以及所述第一时长，获取所述常分流故障的第二时长。

根据本发明的一些实施例，所述检测单元包括：

运算放大器，所述运算放大器的输入端连接所述电流采样模块，所述运算放大器的输出端连接所述比较单元。

根据本发明的一些实施例，所述比较单元包括：

第二比较器，所述第二比较器的正输入端连接所述检测单元，所述第二比较器的输出端连接所述第二定时单元。

根据本发明的一些实施例，所述第一定时单元包括：

第三比较器，所述第三比较器的负输入端连接所述电压获取模块，所述第三比较器的输出端连接所述第二定时单元；

第一电阻，所述第一电阻的第一端分别连接所述第三比较器的负输入端、所述电压获取模块的输出端，所述第一电阻的第二端接地；

第二电阻，所述第二电阻的第一端连接外部电压输入端，所述第二电阻的第二端分别连接所述第三比较器的负输入端、所述电压获取模块的输出端、所述第一电阻的第一端；

第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一电阻的第二端和接地，所述第一电容的第二端分别连接所述第三比较器的负输入端、所述电压获取模块的输出端、所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第二端；

第一二极管，所述第一二极管的阳极分别连接所述电压获取模块的输出端、所述第二电阻的第二端，所述第一二极管的阴极分别连接所述第三比较器的负输入端、所述第一电容的第二端和所述第一电阻的第一端。

根据本发明的一些实施例，所述第二定时单元包括：

第四比较器，所述第四比较器的正输入端分别连接所述第一定时单元、所述比较单元，所述第四比较器的输出端连接所述锁定保护模块；

第三电阻，所述第三电阻的第一端分别连接所述第四比较器的正输入端、所述第一定时单元、所述比较单元，所述第三电阻的第二端接地；

第四电阻，所述第四电阻的第一端分别连接第三电阻的第一端、所述第四比较器的正输入端、所述第一定时单元、所述比较单元，所述第四电阻的第二端连接外部电压输入端；

第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第二电容的第二端接地；

第二二极管，所述第二二极管的阴极分别连接所述第四电阻的第二端和所述外部电压输入端，所述第二二极管的阳极分别连接所述第一定时单元、所述比较单元、所述第三电阻的第一端以及所述第四比较器的正输入端。

根据本发明的第二方面实施例的保护方法，包括：

比较实际电压与基准电压之间的第一大小关系；

比较采样电流与基准电流之间的第二大小关系；

根据所述第一大小关系，获取发生常分流故障的第一时长；

根据所述第一大小关系、所述第二大小关系以及所述第一时长，获取发生常分流故障的第二时长；

根据所述第二时长断开控制开关以消除所述常分流故障。

根据本发明实施例的保护方法，至少具有如下有益效果：这种保护方法通过比较实际电压与基准电压之间的第一大小关系和比较采样电流与基准电流之间的第二大小关系，根据第一大小关系判断是否发生常分流故障并获取发生常分流故障的第一时长，根据第一大小关系、第二大小关系以及第一时长，获取发生常分流故障的第二时长，根据第二时长断开控制开关，这样能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，操作简单。

根据本发明的第三方面实施例的电源控制器，所述电源控制器包括：

误差放大器，所述误差放大器用于控制所述电源控制器对外供电；

至少一个充放电调节单元，每一所述充放电调节单元连接所述误差放大器；

至少一个分流调节单元，每一所述分流调节单元分别连接所述误差放大器和每一所述充放电调节单元，所述分流调节单元和所述充放电调节单元用于调节所述电源控制器的母线电压；

其中，每一所述分流调节单元包括如第一方面所述的保护电路。

根据本发明实施例的电源控制器，至少具有如下有益效果：这种电源控制器采用上述保护电路，通过电流采样模块获取采样电流，通过电压获取模块获取实际电压，分流保护模块根据采样电流和实际电压检测是否发生常分流故障，在检测发生常分流故障时，分流保护模块驱动锁定保护模块，锁定保护模块在被驱动后控制控制开关断开，这样能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，使得电源控制器能够防止对应阵功率丧失，跟传统解决措施相比电路结构简单，开关损耗低。

根据本发明的一些实施例，所述分流调节单元还包括：

太阳电池阵，所述太阳电池阵用于提供所述电源控制器对外供电所需的能量；

功率单元，所述功率单元用于调节所述太阳电池阵的输出功率；

驱动及滞环控制单元，所述驱动及滞环控制单元连接所述功率单元，所述驱动及滞环控制单元用于改变所述太阳电池阵的工作状态。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的保护电路的模块示意图；

图2为图1中的分流保护模块的示意图；

图3为图1中的分流保护模块的电路结构图；

图4为本发明实施例的保护方法的流程图；

图5为本发明另一具体实施例的保护电路的时序图；

图6为本发明实施例的电源控制器的结构示意图；

图7为本发明另一实施例的电源控制器的结构示意图；

图8为本发明另一实施例的电源控制器的结构示意图；

图9为本发明另一实施例的电源控制器的工作曲线图。

附图标记：100、保护电路；110、电流采样模块；120、电压获取模块；130、控制开关；140、锁定保护模块；150、分流保护模块；160、隔离保护模块；210、检测单元、220、比较单元；230、第一定时单元；240、第二定时单元；610、误差放大器；620、充放电调节单元；630、分流调节单元；710、太阳电池阵；720、功率单元；730、驱动及滞环控制单元；740、驱动电路；750、调节开关；760、滞环控制电路；770、第一节点。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

第一方面，参照图1，本发明实施例的保护电路100包括电流采样模块110、电压获取模块120、控制开关130、锁定保护模块140以及分流保护模块150，电流采样模块110用于获取采样电流，电压获取模块120用于获取实际电压，锁定保护模块140连接控制开关130，分流保护模块150分别连接电流采样模块110、电压获取模块120和锁定保护模块140，分流保护模块150用于根据采样电流和实际电压检测是否发生常分流故障，分流保护模块150还用于在发生所述常分流故障时驱动锁定保护模块140断开控制开关130。需要理解的是，当电源控制器中的一路或者多路分流调节单元发生常分流故障时，该分流调节单元的太阳电池阵会停止对母线供电，而是对地进行分流，而根据三域控制原理，电源控制器中的一路或者多路分流调节单元发生常分流故障时，不会影响整个电源控制器的正常工作，因此，对分流调节单元发生常分流故障的检测和保护可以根据实际需求进行设置，并不限于实时检测与保护。在对分流调节单元进行保护的过程中，电流采样模块110获取采样电流I，采样电流I即为太阳电池阵的分流电流，电压获取模块120获取实际电压并比较实际电压与基准电压之间的第一大小关系，需要说明的是，实际电压是误差放大器通过对母线电压与参考电压之间的误差值进行采集与计算形成的某一电压值VMEA，而基准电压MREF在SUN域之外，可以根据实际需求进行设定。分流保护模块150能够接收采样电流I的电流信号，并将采样电流I与基准电流I’进行比较，得到采样电流I与基准电流I’之间的第二大小关系。进而，分流保护模块150根据第一大小关系和第二大小关系，检测是否发生常分流故障，需要说明的是，只有在第一大小关系和第二大小关系同时满足常分流故障发生的条件时，才确定分流调节单元中发生常分流故障，若只是第一大小关系或者第二大小关系的其中之一满足对应的常分流故障发生条件，判断为分流调节单元可能存在发生常分流故障。在检测发生常分流故障时，分流保护模块150驱动锁定保护模块140，锁定保护模块140在被驱动后控制控制开关130断开，这样能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，使得电源控制器能够防止对应太阳电池阵功率丧失，电路结构简单，也能够降低开关损耗；进一步地，锁定保护模块140还可以接收控制指令，例如解锁指令等，在常分流故障发生之后，根据接收到的控制指令来闭合控制开关130，从而使得分流调节单元能够快速恢复正常工作状态，进一步地提高电源控制器的工作稳定性。

在一些具体实施例中，电流采样模块110包括采样电阻RS，通过检测采样电阻RS的电流值，得到太阳电池阵的分流电流，操作方便，成本较低。在一些其他实施例中，电流采样模块110也可以是通过其他电子元件及其他方式采集太阳电池阵的分流电流，不限于此。

参照图2和图3，在一些实施例中，电压获取模块120包括第一比较器U1，第一比较器U1的正输入端接收实际电压VMEA的电压信号，第一比较器U1的负输入端接收基准电压MREF的电压信号，第一比较器U1的输出端连接分流保护模块150，第一比较器U1用于获取实际电压VMEA并比较实际电压VMEA与基准电压MREF之间的第一大小关系。进一步地，电压获取模块120还包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第七电阻R7，第五电阻R5连接第一比较器U1的正输入端，第六电阻R6连接第一比较器U1的负输入端，第七电阻R7的一端连接第一比较器U1的正输入端，第七电阻R7的另一端连接第一比较器U1的输出端。通过第一比较器U1对实际电压VMEA与基准电压MREF的第一大小关系进行比较，同时结合电流采样模块110采集到的采样电流I的大小，分流保护模块140能够判断出分流调节单元中是否存在常分流故障，进而通过分流保护模块150驱动锁定保护模块140，锁定保护模块140在被驱动后控制控制开关130断开，这样能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，使得电源控制器能够防止对应太阳电池阵功率丧失，电路结构简单，也能够降低开关损耗。例如，对电源控制器进行三域控制时，基准电压处于BCR域，当第一比较器U1输出为对地短路时，说明实际电压VMEA小于基准电压MREF，即实际电压VMEA处于SUN域范围之外，进而结合电流采样模块110采集到的采样电流I与预设的基准电流I’之间的大小关系，若采样电流I超过预设的基准电流I’，则可以确定该分流调节单元出现常分流故障。需要说明的是，第一比较器U1还可以连接由其他电子元件组成的外围电路，这样能够提高对实际电压与基准电压的第一大小关系进行比较的准确性。

参照图1和图2，在一些实施例中，分流保护模块150包括检测单元210、比较单元220、第一定时单元230和第二定时单元240，检测单元210连接电流采样模块110，检测单元210用于接收采样电流I并放大采样电流，得到放大后的采样电流I；比较单元220连接检测单元210，比较单元220用于比较放大后的采样电流I与基准电流I’之间的第二大小关系；第一定时单元230连接电压获取模块120，第一定时单元230用于根据实际电压VMEA，获取常分流故障的第一时长t₁；第二定时单元240分别连接比较单元220、第一定时单元230以及锁定保护模块140，第二定时单元240用于根据第二大小关系和第一时长t₁，获取常分流故障的第二时长t₂。在对分流调节单元进行保护的过程中，分流保护模块150中的检测单元210连接电流采样模块110，检测单元210接收采样电流I并放大采样电流，得到放大后的采样电流I，比较单元220连接检测单元210，比较单元220将放大后的采样电流I与基准电流I’进行比较，需要说明的是，基准电流可以根据实际情况进行设置，第一定时单元230连接电压获取模块120，电压获取模块120比较实际电压VMEA与基准电压MREF的第一大小关系，并根据第一大小关系，输出第一控制信号给第一定时单元230，若实际电压VMEA小于基准电压MREF，则表明该分流调节单元可能出现常分流故障，此时，电压获取模块120发出的第一控制信号会触发第一定时单元230的第一定时过程，具体地，第一定时单元230会对常分流故障的故障时间进行累计，获取到常分流故障的第一时长t₁，第一定时单元230还会对第一时长t₁与预设的第一时间阈值T₁进行比较，根据第一时长t₁与第一时间阈值T₁之间的大小关系，第一定时单元230输出第二控制信号给第二定时单元240，需要说明的是，当第一时长t₁超过第一时间阈值T₁时，第一定时单元230输出故障信号给第二定时单元240，而当第一时长t₁小于第一时间阈值T₁时，第一定时单元230对常分流故障的持续时间累计会快速清零，同时，由于第二定时单元240分别连接比较单元220与第一定时单元230，比较单元220根据放大后的采样电流I与基准电流I’之间的第二大小关系，也会输出第三控制信号给第二定时单元240，具体地，当比较单元220判断放大后的采样电流I超过基准电流I’且第一定时单元230的第一时长t₁超过第一时间阈值T₁，则表明分流调节单元发生常分流故障，第二定时单元根据接收到第二控制信号与第三控制信号触发第二定时过程，具体地，第二定时单元240会对常分流故障的故障时间进行累计，获取到常分流故障的第二时长t₂，，第二定时单元240还会对第二定时过程中的第二时长t₂与预设的第二时间阈值T₂进行比较，根据第二时长t₂与第二时间阈值T₂之间的大小关系，第二定时单元240输出第四控制信号给锁定保护模块140，需要说明的是，当第二时长t₂超过第二时间阈值T₂时，第二定时单元240输出故障信号给锁定保护模块140，而当第二时长t₂小于第二时间阈值T₂时，第二定时单元240对常分流故障的持续时间累计会快速清零，锁定保护模块140根据接收到的第四控制信号控制控制开关130断开，这样能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，使得电源控制器能够防止对应阵功率丧失，电路结构简单，也能够降低开关损耗。同时设置第一定时单元230和第二定时单元240能够有效地防止保护电路100被误触发，当满足预设的触发条件时，第一定时单元230和第二定时单元240进行工作，不满足预设的触发条件时，第一定时单元230和第二定时单元240的定时过程中累计的故障时间也会快速重置清零，提高了对常分流故障检测的可靠性与准确性。需要理解的是，触发条件根据上述的第一大小关系、第二大小关系、第一时长与第一时间阈值的关系以及第二时长与第二时间阈值的关系设定，例如，第一定时单元230的触发条件为实际电压VMEA小于基准电压MREF，电压获取模块120判断得到实际电压VMEA小于基准电压MREF时，触发第一定时单元230进行开始常分流故障的第一时长t₁。

参照图3，在一些实施例中，检测单元210包括运算放大器U0，运算放大器U0的输入端连接电流采样模块110，运算放大器U0的输出端连接比较单元220。在对分流调节单元进行保护的过程中，运算放大器的输入端连接电流采样模块110，接收电流采样模块110中的采样电流I，并将采样电流I进行放大处理，得到放大后的采样电流I，运算放大器U0将放大后的采样电流I的电流信号输出给比较单元220，使得比较单元220对放大后的采样电流I与基准电流I’进行比较，以判断是否满足常分流故障发生的条件，电路简单，成本较低。需要说明的是，运算放大器U0还可以连接由其他电子元件组成的外围电路，例如，检测单元210还包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第三电容C3，第三电容C3的第一端分别连接运算放大器U0的输出端和比较单元220，第三电容C3的第二端接地，第十五电阻R15的第一端连接运算放大器U0的输出端，第十五电阻R15的第二端分别连接比较单元220和第三电容C3的第一端，第十六电阻R16的第一端连接运算放大器U0的负输入端，第十六电阻R16的第二端连接运算放大器U0的输出端和第十五电阻R15的第一端，第十七电阻R17的第一端连接运算放大器U0的负输入端，第十七电阻R17的第二端分别连接电流采样模块110和接地，第十八电阻R18的第一端连接运算放大器U0的正输入端，第十八电阻R18的第二端连接电流采样模块110，第十九电阻R19的第一端分别连接第十八电阻R18的第一端和运算放大器U0的正输入端，第十九电阻R19的第二端接地，这样能够提高对采样电流进行检测和放大的灵敏度。

参照图3，在一些实施例中，比较单元220包括第二比较器U2，第二比较器U2的正输入端连接检测单元210，第二比较器U2的输出端连接第二定时单元240，第二比较器U2用于比较放大后的采样电流I与基准电流I’之间的第二大小关系，根据第二大小关系，第二比较器U2能够判断是否满足常分流故障发生的条件，电路简单，成本较低。例如，当放大后的采样电流I高于基准电流I’时，满足对应的常分流故障的条件，即判断可能出现常分流故障，第二比较器U2的输出端对地开路，需要说明的是，第二比较器U2还可以连接由其他电子元件组成的外围电路，例如，比较单元220还包括第十四电阻R14、第十五电阻R15，第十四电阻R14的第一端连接第二比较器U2的负输入端，第十四电阻R14的第二端连接外部电源，第十五电阻R15的第一端分别连接第十四电阻R14的第一端和第二比较器U2的负输入端，第十五电阻R15的第二端接地，这样能够提高对放大后的采样电流I与基准电流I’之间的第二大小关系进行比较的准确性。

参照图3，在一些实施例中，第一定时单元230包括第三比较器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第一二极管D1，第三比较器U3的负输入端连接电压获取模块120，第三比较器U3的输出端连接第二定时单元240；第一电阻R1的第一端分别连接第三比较器U3的负输入端、电压获取模块120的输出端，第一电阻R1的第二端接地；第二电阻R2的第一端连接外部电压输入端，第二电阻R2的第二端分别连接第三比较器U3的负输入端、电压获取模块120的输出端、第一电阻R1的第一端；第一电容C1的第一端连接第一电阻R1的第二端和接地，第一电容C1的第二端分别连接第三比较器U3的负输入端、电压获取模块120的输出端、第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第二端，第一二极管D1的阳极分别连接电压获取模块120的输出端、第二电阻R2的第二端，第一二极管D1的阴极分别连接第三比较器U3的负输入端、第一电容C1的第二端和第一电阻R1的第一端。需要说明的是，第一电阻R1的阻值远大于第二电阻的阻值R2。在对分流调节单元630进行保护过程中，当电压获取模块120判断实际电压VMEA小于基准电压MREF，电压获取模块120发出的第一控制信号会触发第一定时单元230进行计时，获取常分流故障的第一时长t₁，第一比较器U1的输出端对地开路，第一电容C1缓慢放电，第三比较器U3的输出端在第一时长t₁达到预设的第一时间阈值T₁之后对地开路，当第一比较器U1的输出端对地短路时，第一电容C1快速充电，第三比较器U3的输出端也会迅速地对地短路，进一步地，第一定时单元230还包括第八电阻R8、第九电阻R9，第八电阻R8的第一端连接第三比较器U3的正输入端，第八电阻R8的第二端连接外部电源，第九电阻R9的第一端接地，第九电阻R9的第二端分别连接第八电阻R8的第一端和第三比较器U3的正输入端，这样第一定时单元230能够根据实际电压VMEA和基准电压MREF之间的第一大小关系，灵活地控制第二定时单元240运行，保证了分流调节单元和电源控制器的工作稳定性。

参照图3，在一些实施例中，第二定时单元240包括第四比较器U4、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2和第二二极管D2，第四比较器U4的输入端分别连接第一定时单元230、比较单元220，第四比较器U4的输出端连接锁定保护模块140；第三电阻R3的第一端分别连接第四比较器U4的正输入端、第一定时单元230、比较单元220，第三电阻的第二端接地；第四电阻R4的第一端分别连接第三电阻R3的第一端、第四比较器U4的正输入端、第一定时单元230、比较单元220，第四电阻R4的第二端连接外部电压输入端；第二电容C2的第一端连接第三电阻R3的第二端，第二电容C2的第二端接地，第二二极管D2的阴极分别连接第四电阻R4的第二端和外部电压输入端，第二二极管D2的阳极分别连接第一定时单元230、比较单元220、第三电阻R3的第一端以及第四比较器U4的正输入端。需要说明的是，第四电阻R4的阻值远大于第三电阻R3的阻值。在对分流调节单元进行保护过程中，当比较单元220判断放大后的采样电流I超过基准电流I’且第一定时单元230的第一时长t₁超过第一时间阈值T₁，则表明分流调节单元发生常分流故障，第二定时单元根据接收到第二控制信号与第三控制信号会被触发，当第二比较器U2的输出端和第三比较器U3的输出端同时对地开路时，第二电容C1缓慢充电，第四比较器U4的输出端在第二时长t₂达到预设的第二时间阈值T₂之后对地开路，当第二比较器U2的输出端和第三比较器U3的输出端其中某一个对地短路时，第二电容C2快速放电，第四比较器U4的输出端也会迅速地对地短路。进一步地，第二定时单元240还包括第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，第十电阻R10的第一端连接第四比较器U4的负输入端，第十电阻R10的第二端连接外部电源，第十一电阻R11的第一端接地，第十一电阻R11的第二端分别连接第四比较器U4的负输入端和第十电阻R10的第一端，第十二电阻R12的第一端连接第四比较器U4的输出端，第十二电阻R12的第二端连接外部电源，这样第二定时单元240能够灵活地控制锁定保护模块140的输出，有效地消除常分流故障，保证了分流调节单元和电源控制器的工作稳定性。

参照图1和图8，在一些实施例中，保护电路100还包括隔离保护模块160，隔离保护模块160连接锁定保护模块140，通过隔离保护模块140能够根据电源控制器的电流信号输出故障信息给锁定保护模块140，使锁定保护模块140及时地控制控制开关130的断开，这样能够有效的消除反向电流故障，进一步地提高电源控制器的工作稳定性。

第二方面，参照图4，本发明实施例的保护方法包括：

S100，比较实际电压与基准电压之间的第一大小关系；

S200，比较采样电流与基准电流之间的第二大小关系；

S300，根据第一大小关系，获取发生常分流故障的第一时长；

S400，根据第一大小关系、第二大小关系以及第一时长，获取发生常分流故障的第二时长；

S500，根据第二时长断开控制开关以消除常分流故障。

在对分流调节单元进行保护的过程中，获取采样电流，比较采样电流I与基准电流I’之间的第二大小关系，若采样电流I大于基准电流I’，则表明发生常分流故障条件之一满足，同时，比较实际电压VMEA与基准电压MREF之间的第一大小关系，当实际电压VMEA低于基准电压MREF时，表明实际电压VMEA处于SUN域范围之外，即误差放大器不处于SR域，即判定此时可能发生了常分流故障，进而触发发生常分流故障的第一定时过程，从当前时刻进行计时，获取常分流故障的第一时长t₁，经过一段时间，当第一定时过程中的第一时长t₁超过第一预设时间阈值T₁时，且采样电流I大于基准电流I’，则表明出现常分流故障，触发发生常分流故障的第二定时过程，从当前时刻重新开始计时，获取常分流故障的第二时长t_2，经过一段时间之后，当第二时长t₂超过第二预设时间阈值T₂时，断开控制开关，能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元进行保护，从而使太阳电池阵对母线正常供电。

需要说明的是，这种保护方法既可以是通过硬件电路实现，也可以是采用低速测控软件实现，同时，通过低速测控软件实现故障检测，能够减少元器件的数量，节约成本，在具体地对故障检测的过程中，可以根据实际需要来选择硬件电路或者低速测控软件实现对故障的检测，不做限制。

参照图5，在一些具体实施例中，某个分流调节单元的常分流故障在t₀时刻发生，采样电流I突然增大，相应地，通过放大采样电流得到的放大后的采样电流I也突然增大并且超过基准电流I’，第二比较器U2对地开路，表明电源控制器此时运行于阳光区并且处于分流状态，在t₁时刻，实际电压VMEA减小至低于基准电压MREF，实际电压VMEA处于SUN域范围之外，第二比较器U2保持对地开路状态，在实际电压VMEA一直保持低于基准电压MREF时，触发常分流故障的第一定时过程，获取在第一定时过程中常分流故障的第一时长t₁，经过第一预设时间阈值T₁之后，到达t₂时刻，此时第三比较器U3对地开路，此时，第一时长t₁达到第一预设时间阈值T₁，且采样电流I超过基准电流I^’，即表明有必要对常分流故障进行消除，以对分流调节单元进行保护，因而触发常分流故障的第二定时过程，获取在第二定时过程中常分流故障的第二时长t₂，从t₂时刻开始，第二比较器U2和第三比较器U3一直保持对地开路状态，经过第二预设时间阈值T₂之后，到达t₃时刻，此时，第二时长t₂达到第二预设时间阈值T₂，分流保护模块150驱动锁定保护模块140使得锁定保护模块140控制控制开关130断开，从而消除分流调节单元的常分流故障，使得该分流调节单元630的太阳电池阵能够对母线正常供电。

第三方面，参照图6，本发明实施例的电源控制器包括误差放大器610、至少一个充放电调节单元620、至少一个分流调节单元630，误差放大器610用于控制电源控制器对外供电，每一充放电调节单元620连接误差放大器610，每一分流调节单元630分别连接误差放大器610和每一充放电调节单元620，分流调节单元630和充放电调节单元620用于调节电源控制器的母线电压；其中，每一分流调节单元630包括第一方面实施例的保护电路100。在电源控制器为卫星供电的过程中，由误差放大器610对电源进行统一管控，控制电源控制器对外供电，当太阳电池阵的输出功率无法满足负载需求时，母线电压由充放电调节单元620通过放电电流进行调节，提供母线输出所需的功率，当太阳电池阵的输出功率大于负载需求但无法满足预设的电池组充电电流的需求时，母线电压由充放电调节单元620通过充电电流进行调节，对电池组进行充电，当太阳电池阵的输出功率大于负载和电池组充电电流的需求时，母线电压由分流调节单元630进行调节，由误差放大器610对充放电调节单元620和分流调节单元630进行合理的控制，同时，在分流调节单元630中设置有保护电路100，能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元630进行保护，使得各分流调节单元630的太阳电池阵对母线稳定供电，实现对母线电压的稳定调节，使得母线电压恒定在某一设定值，从而保证电源控制器的工作稳定性。

需要说明的是，当电源控制器中存在多个充放电单元时，这些充放电单元通过并联方式连接误差放大器610，实现对母线电压的灵活调节；当存在多个分流调节单元630时，这些分流调节单元630可以采用顺序分流的方式调节母线电压，但不限于此。

参照图7和图8，在一些实施例中，分流调节单元630还包括太阳电池阵710、功率单元720、驱动及滞环控制单元730，太阳电池阵710用于提供电源控制器对外供电所需的能量，功率单元720用于调节太阳电池阵710的输出功率；驱动及滞环控制单元730连接功率单元720，驱动及滞环控制单元730用于改变太阳电池阵710的工作状态。在电源控制器的正常工作中，太阳电池阵710能够提供电源控制器对外供电所需的能量，根据太阳电池阵710的输出功率与负载、充电电流的需求之间的关系，误差放大器610会控制分流调节单元630与充放电调节单元620对母线电压进行调节，分流调节单元630的功率单元720能够调节太阳电池阵710的输出功率，而驱动及滞环控制单元730能够对太阳电池阵710的工作状态进行调节，例如，驱动及滞环控制单元730中还包括有驱动电路740、调节开关750、滞环控制电路760等等；滞环控制电路760能够方便地接收实际电压VMEA的电压信号与参考电压LREF_i的电压信号，并根据实际电压VMEA的电压信号与参考电压LREF_i的大小关系，触发驱动电路740改变调节开关750的通断状态，使得太阳电池阵710能够正常工作，而保护电路100能够在发生常分流故障时，有效地检测常分流故障并根据实际需求及时地断开控制开关130，保证太阳电池阵710正常供电不受影响，分流调节单元630正常工作，保护电路还能够在出现反向电流时，通过隔离保护模块160根据电源控制器的电流信号输出故障信息给锁定保护模块140，使锁定保护模块140及时地控制控制开关130的断开，保证了电源控制器对外供电的稳定性。

参照图8，在一些具体实施例中，电源控制器包括误差放大器610、至少一个充放电调节单元620、至少一个分流调节单元630，其中，每一充放电调节单元620的一端连接误差放大器610的输出端，每一充放电调节单元620的另一端分别连接负载RL和误差放大器610的第一输入端，每一充放电调节单元620的第三端连接电池组，每一分流调节单元630连接误差放大器610。每一分流调节单元630包括太阳电池阵710、功率单元720、驱动及滞环控制单元730以及保护电路100，其中，功率单元720包括有第三二极管D3、第四二极管D4、第四电容C4、电感L1第五电容C5和第五二极管D5，其中，第四电池C4为太阳电池阵710的寄生电容，驱动及滞环控制单元730包括有驱动电路740、调节开关750、滞环控制电路760，保护电路100包括电流互感器T1、隔离保护模块160、采样电阻RS、电压获取模块120、控制开关130、锁定保护模块140以及分流保护模块150。第三二极管D3的阴极连接误差放大器610的第一输入端，第三二极管D3的阳极连接电流互感器T1的第一端，电流互感器T1的第二端连接太阳电池阵710的一端，同时，电流互感器T1还连接隔离保护模块160，第四电容C4的第一端分别连接电流互感器T1的第二端和太阳电池阵710一端，第四电容C4的第二端分别连接太阳电池阵710的另一端和接地，电感L1的第一端分别连接电流互感器T1的第二端、太阳电池阵710一端和第四电容C4的第一端，电感L1的第二端连接调节开关750的第一端，第四二极管D4的阴极分别连接电流互感器T1的第二端、太阳电池阵710一端、第四电容C4和电感L1的第一端，第四二极管D4的阳极连接电感L1的第二端，第五电容C5的第一端连接第三三极管D3的阴极，第五电容C5的第二端接地，第五二极管D5的阴极连接误差放大器610的第二输入端，第五二极管D5的阳极接地。需要说明的是，调节开关750和控制开关130均为MOS管，调节开关750的漏极连接电感L1的第二端，调节开关750的栅极连接驱动电路740，调节开关750的源极连接控制开关130的漏极，控制开关130的栅极连接锁定保护模块140，控制开关130的源极连接采样电阻RS的第一端，采样电阻RS的第二端接地，保护电路100中的分流保护模块150分别连接采样电阻RS、锁定保护模块140以及电压获取模块120，隔离保护模块160分别连接电流互感器T1及锁定保护模块140，当母线对地短路时，电流互感器T1上会产生反向电流，并将反向电流信号输入给隔离保护模块160，隔离保护模块160对接收到的反向电流进行处理之后，会输出故障信号到锁定保护模块140，从而锁定保护模块140能够及时地控制控制开关130的断开。驱动电路740还连接滞环控制电路760，需要说明的是，滞环控制电路760包括第五比较器U5、第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第二十二电阻R22，第二十电阻R20的第一端连接第五比较器U5的正输入端，第二十电阻R20的第二端连接第五比较器U5的输出端，第二十一电阻R21连接第五比较器U5的正输入端，第二十二电阻R22连接第五比较器U5的负输入端，第五比较器U5的正输入端用于接收实际电压信号VMEA，第五比较器U5的负输入端用于接收参考电压信号LREF_i。这样滞环控制电路760能够实际电压VMEA的电压信号与参考电压LREF_i的大小关系，触发驱动电路740改变调节开关750的通断状态，特别地，分流保护模块150能够根据误差放大器610的实际电压值VMEA和采样电阻RS上采集到的分流电流的大小判断是否发生常分流故障，若发生常分流故障，分流保护模块150能够驱动锁定保护模块140断开控制开关130，从而使得太阳电池阵710能够正常的向母线供电，使得母线电压V_BUS恒定在某一设定值，稳定地对负载RL进行供电，从而保证电源控制器的工作稳定性。

参照图9，在一些具体实施例中，在电源控制器的正常工作过程中，控制开关130正常导通，误差放大器610会采集并比较第一节点770处的母线电压V_BUS与参考电压LREF_i之间的误差值，经过PID运算形成VMEA信号，将这一VMEA信号即为实际电压信号，VMEA信号被映射为三个域来对母线电压V_BUS进行调节，VMEA信号会随负载电流I₀的增大而减小；当负载电流I₀较小时，VMEA信号处于SUN域，太阳电池阵710的输出功率大于负载RL和充放电调节单元620的充电电流的需要，充放电调节单元620处于充电模式，会以最大电流为电池组充电，此时，由分流调节单元630调节母线电压；随着负载电流I₀的增大，当太阳电池阵710的输出功率大于负载RL需要但无法满足预先设置的电池组的最大充电电流的需要时，VMEA信号进入BCR域，由充放电调节单元620通过充电电流调节母线电压；随着负载电流的继续增加，当太阳电池阵710的输出功率无法满足负载RL的需要时，VMEA信号进入BDR域，此时，由充放电调节单元620通过放电电流调节母线电压。这样能够实现对母线电压V_BUS的稳定调节，使得母线电压V_BUS恒定在某一设定值，稳定地对负载RL进行供电，从而保证电源控制器的工作稳定性。

进一步地，当电源控制器中存在多个充放电单元时，这些充放电单元通过并联方式连接误差放大器610，实现对母线电压的调节；当存在多个分流调节单元630时，这些分流调节单元630可以采用顺序分流的方式调节母线电压V_BUS，具体为，假设共有N路分流调节单元630，VMEA信号在SUN域中被等间距设置有LREF₁至LREF_n共N个参考电压，这N个参考电压分别与N路分流调节单元630一一对应。每一分流调节单元630采用滞回控制，以第i路分流调节单元为例，当实际电压信号VMEA大于参考电压LREF_i时，调节开关760导通，使得这一路分流调节单元的太阳电池阵710对地分流，当实际电压信号VMEA小于参考电压LREF_i时，调节开关760断开，使得这一路分流调节单元的太阳电池阵710对母线供电。当实际电压信号VMEA处于SUN域时，参考电压LREF_i高于实际电压信号VMEA的各路分流调节单元630处于供电状态，而参考电压LREF_i低于于实际电压信号VMEA的各路分流调节单元630处于分流状态，需要说明的是，由于受到预设的滞回区间以及负载电流大小的影响，SUN域通过只有1路分流调节单元630处于开关调节状态。

根据上述的电源控制器的工作情况可知，若单路或多路分流调节单元630发生常分流故障，对应的太阳电池阵710在任何条件下不再向母线供电，而是经采样电阻RS对地分流，当卫星运行于阳光区，流经采样电阻RS的电流为太阳电池阵710的分流电流，当卫星运行于阴影区，由于缺少光照，流经采样电阻RS的电流基本为0。根据三域控制原理，单路或多路分流调节单元630发生常分流故障，不会影响整个电源控制器的正常运行，所有功率单元仍然在误差放大器610的VMEA信号的调度下，能够正常调节母线电压。从而可以通过三种情况判断常分流故障，即(1)分流状态检测：若流经采样电阻RS的电流大于某设定阈值，则判定该路分流调节单元630处于分流状态；(2)阳光区检测：若流经采样电阻RS的电流大于某设定阈值，则判定电源控制器运行于阳光区；(3)非SUN域检测：若实际电压VMEA的值小于某设定阈值，则判定VMEA电压值超出SUN域范围，此时所有分流调节单元630的总输出功率不能满足负载和电池组的最大充电电流需求。上述(1)和(2)的判定采用的是同一判据，(2)、(3)同时满足时，所有分流调节单元630均应处于供电状态，根据条件(1)判定该路分流调节器处于分流状态，可以判定常分流故障发生，需要对发生常分流故障的分流调节单元630进行保护。因此以上三个条件同时满足，可以作为分流调节单元630发生常分流故障检测依据，即采样电流I大于基准电流I’，且实际电压VMEA小于基准电压MREF时，需要对常分流故障进行消除，由于根据保护电路以及保护方法对常分流故障的具体判断和处理过程在第一方面和第二方面已经阐述说明，此处不再赘述。

这样能够有效地消除常分流故障，对分流调节单元630进行保护，使得各分流调节单元630的太阳电池阵710不会因为该故障的发生导致对应阵功率丧失，满足电源控制器对负载RL的供电需求，从而保证电源控制器的工作稳定性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.保护电路，其特征在于，包括：

电流采样模块，所述电流采样模块用于获取采样电流；

电压获取模块，所述电压获取模块用于获取实际电压；

控制开关；

锁定保护模块，所述锁定保护模块连接所述控制开关；

分流保护模块，所述分流保护模块分别连接所述电流采样模块、所述电压获取模块和所述锁定保护模块，所述分流保护模块用于根据所述采样电流和所述实际电压检测是否发生常分流故障，所述分流保护模块还用于在发生所述常分流故障时驱动所述锁定保护模块断开所述控制开关。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电压获取模块包括：

第一比较器，所述第一比较器的正输入端接收所述实际电压的电压信号，所述第一比较器的负输入端接收基准电压的电压信号，所述第一比较器的输出端连接所述分流保护模块，所述第一比较器用于获取实际电压并比较所述实际电压与基准电压之间的第一大小关系。

3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述分流保护模块包括：

检测单元，所述检测单元连接所述电流采样模块，所述检测单元用于接收所述采样电流并放大所述采样电流，得到放大后的采样电流；

比较单元，所述比较单元连接所述检测单元，所述比较单元用于比较所述放大后的采样电流与基准电流之间的第二大小关系；

第一定时单元，所述第一定时单元连接所述电压获取模块，所述第一定时单元用于根据所述实际电压，获取所述常分流故障的第一时长；

第二定时单元，所述第二定时单元分别连接所述比较单元、所述第一定时单元以及所述锁定保护模块，所述第二定时单元用于根据所述第二大小关系以及所述第一时长，获取所述常分流故障的第二时长。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述检测单元包括：

运算放大器，所述运算放大器的输入端连接所述电流采样模块，所述运算放大器的输出端连接所述比较单元。

5.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述比较单元包括：

第二比较器，所述第二比较器的正输入端连接所述检测单元，所述第二比较器的输出端连接所述第二定时单元。

6.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第一定时单元包括：

第三比较器，所述第三比较器的负输入端连接所述电压获取模块，所述第三比较器的输出端连接所述第二定时单元；

第一电阻，所述第一电阻的第一端分别连接所述第三比较器的负输入端、所述电压获取模块的输出端，所述第一电阻的第二端接地；

第二电阻，所述第二电阻的第一端连接外部电压输入端，所述第二电阻的第二端分别连接所述第三比较器的负输入端、所述电压获取模块的输出端、所述第一电阻的第一端；

第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一电阻的第二端和接地，所述第一电容的第二端分别连接所述第三比较器的负输入端、所述电压获取模块的输出端、所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第二端；

第一二极管，所述第一二极管的阳极分别连接所述电压获取模块的输出端、所述第二电阻的第二端，所述第一二极管的阴极分别连接所述第三比较器的负输入端、所述第一电容的第二端和所述第一电阻的第一端。

7.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第二定时单元包括：

第四比较器，所述第四比较器的正输入端分别连接所述第一定时单元、所述比较单元，所述第四比较器的输出端连接所述锁定保护模块；

第三电阻，所述第三电阻的第一端分别连接所述第四比较器的正输入端、所述第一定时单元、所述比较单元，所述第三电阻的第二端接地；

第四电阻，所述第四电阻的第一端分别连接第三电阻的第一端、所述第四比较器的正输入端、所述第一定时单元、所述比较单元，所述第四电阻的第二端连接外部电压输入端；

第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第二电容的第二端接地；

第二二极管，所述第二二极管的阴极分别连接所述第四电阻的第二端和所述外部电压输入端，所述第二二极管的阳极分别连接所述第一定时单元、所述比较单元、所述第三电阻的第一端以及所述第四比较器的正输入端。

8.保护方法，其特征在于，包括：

比较实际电压与基准电压之间的第一大小关系；

比较采样电流与基准电流之间的第二大小关系；

根据所述第一大小关系，获取发生常分流故障的第一时长；

根据所述第一大小关系、所述第二大小关系以及所述第一时长，获取发生常分流故障的第二时长；

根据所述第二时长断开控制开关以消除所述常分流故障。

9.电源控制器，其特征在于，所述电源控制器包括：

误差放大器，所述误差放大器用于控制所述电源控制器对外供电；

至少一个充放电调节单元，每一所述充放电调节单元连接所述误差放大器；

至少一个分流调节单元，每一所述分流调节单元分别连接所述误差放大器和每一所述充放电调节单元，所述分流调节单元和所述充放电调节单元用于调节所述电源控制器的母线电压；

其中，每一所述分流调节单元包括如权利要求1至7任一项所述的保护电路。

10.根据权利要求9所述的电源控制器，其特征在于，所述分流调节单元还包括：

太阳电池阵，所述太阳电池阵用于提供所述电源控制器对外供电所需的能量；

功率单元，所述功率单元用于调节所述太阳电池阵的输出功率；

驱动及滞环控制单元，所述驱动及滞环控制单元连接所述功率单元，所述驱动及滞环控制单元用于改变所述太阳电池阵的工作状态。

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