CN114172361A - 宇航低压buck抗干扰和延时启动电路 - Google Patents

宇航低压buck抗干扰和延时启动电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及航天电源技术领域的一种宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路，包括：输入母线(1)、低压BUCK电路(2)、隔离滤波电路(3)和使能端延时启动电路(4)，所述输入母线(1)，用于为所述低压BUCK电路(2)、所述隔离滤波电路(3)和所述使能端延时启动电路(4)供电；所述低压BUCK电路(2)，用于为负载供电；所述隔离滤波电路(3)，用于隔离所述低压BUCK电路(2)内的功率电路和控制电路并滤波；所述使能端延时启动电路(4)，用于控制所述低压BUCK电路(2)的启动或断开的时间。本发明可以增强低压BUCK电路的带载特性、启动特性和断电特性，并使加断电单调。

Description

宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路
技术领域
本发明涉及航天电源技术领域，尤其涉及一种宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路。
背景技术
卫星等航天器小型化、轻量化、高效化的发展趋势，对星载二次电源功率密度提出了新要求。对电源而言，必须设计成效率高、体积小、适配性强的电源，才能适应航天器的发展趋势。
为满足星载二次电源高功率密度的要求，设计一款基于低压BUCK芯片的多路输出低压航天器电源。低压BUCK芯片为用户提供多种可设计的功能，例如软启动、频率调节、电压反馈、可调节输入欠压锁定等。它采用外部电压反馈技术，能够使其在整个负载变化的范围具有很好线性调整率，从而使系统能够快速响应负载变化，具有良好的负载阶跃特性。调整器增益基本为常数，不会随着负载变化而变化，大大简化了环路补偿设计。但是，现有的低压BUCK芯片带载特性差、启动特性和断电特性差，无法满足航天器所有的负载要求。
发明内容
为了避免由于低压BUCK电路带载特性、启动特性和断电特性差而无法满足航天器负载特性需求的问题，本发明提供一种宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
本发明提供一种宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路，包括：输入母线、低压BUCK电路、隔离滤波电路和使能端延时启动电路，所述输入母线，用于为所述低压BUCK电路、所述隔离滤波电路和所述使能端延时启动电路供电；所述低压BUCK电路，用于为负载供电或断电；所述隔离滤波电路，用于隔离所述低压BUCK电路内的功率电路和控制电路并滤波；所述使能端延时启动电路，用于控制所述低压BUCK电路的启动或断开的时间。
根据本发明的一个方面，所述隔离滤波电路包括第一电阻和第一电容，
所述第一电阻的第一端与所述输入母线的正极端连接，第二端与所述低压BUCK电路的VIN端连接；
所述第一电容的第一端与所述低压BUCK电路的VIN端连接，第二端与所述输入母线的接地端连接。
根据本发明的一个方面，所述使能端延时启动电路包括第二电阻、第二电容、第三电阻和第三电容，
所述第二电阻的第一端与所述输入母线的正极端连接，第二端与所述低压BUCK电路的EN端连接；
所述第二电容的第一端与所述输入母线的正极端连接，第二端与所述输入母线的接地端连接；
所述第三电阻和所述第三电容的第一端均与所述低压BUCK电路的EN端连接，第二端均与所述输入母线的接地端连接。
根据本发明的一个方面，所述低压BUCK电路包括PVIN端、VIN端、EN端、接地端，
所述PVIN端与所述输入母线的正极端、所述隔离滤波电路及所述使能端延时启动电路均连接；
所述VIN端与所述隔离滤波电路连接；
所述EN端与所述使能端延时启动电路连接；
所述接地端与所述输入母线的接地端、所述隔离滤波电路及所述使能端延时启动电路均连接。
根据本发明的一个方面，所述低压BUCK电路还包括：功率电路和控制电路，
所述功率电路与所述PVIN端连接；
所述控制电路与所述VIN端连接。
根据本发明的一个方面，还包括并联在所述低压BUCK电路的输出端的第四电容。
根据本发明的一个方面，所述输出端包括第一输出端和第二输出端，
所述第四电容的第一端与所述第一输出端连接，第二端与所述第二输出端连接并接地。
有益效果：
根据本发明的方案，通过在低压BUCK电路的外围连接隔离滤波电路，可以实现低压BUCK电路内部的功率电路和控制电路的隔离和滤波，减小低压BUCK电路在启动过程中内部的场效应管(MOS管)、整流二极管和续流二极管产生尖峰信号对控制电路的干扰，进而提高低压BUCK电路带负载的能力。尤其是，可以提高低压BUCK电路高低温特性，使低压BUCK电路在低温状态下带载特性加强。
通过在低压BUCK电路的外围连接使能端延时启动电路，可以控制低压BUCK电路的对使能端电容充放电速度，从而对低压BUCK电路的启动特性和断电特性进行控制，实现低压BUCK电路的加断电的单调性。
通过在低压BUCK电路的输出端并联电容，可以使输出的直流电压更加平稳，起到稳压和储能的作用，可以持续为负载提供稳定的电源。
本发明采用电阻和电容等低成本的电子元器件，电路结构简单，使宇航低压BUCK电路带载特性、启动特性和断电特性增强的同时实现低成本，可满足航天器多种负载特性的需求。
附图说明
图1示意性表示本发明的一种实施方式的宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路的各部分组成示意图；
图2示意性表示本发明的一种实施方式的宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路的具体结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1和图2分别示意性表示本实施方式的宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路的各部分组成和具体结构示意图。如图1所示，该宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路包括：输入母线1、低压BUCK电路2、隔离滤波电路3和使能端延时启动电路4。其中，输入母线1用来为低压BUCK电路2、隔离滤波电路3和使能端延时启动电路4提供电能。隔离滤波电路3用来隔离低压BUCK电路2内部的功率电路和控制电路。使能端延时启动电路4用来控制低压BUCK电路2的启动和断开的时间，使得低压BUCK电路2执行相应的动作，为低压BUCK电路2输出端所带动的负载进行供电或断电。在本实施方式中，低压BUCK电路2可以选用不同型号的低压BUCK芯片。
根据上述宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路的发明构思，通过在低压BUCK电路2的外围连接隔离滤波电路3，可以实现低压BUCK电路2内部的功率电路和控制电路的隔离和滤波，减小低压BUCK电路2在启动过程中内部的场效应管(MOS管)产生尖峰信号对控制电路的干扰。通过在低压BUCK电路2的外围连接使能端电路4，可以通过控制低压BUCK电路2的充放电速度，对低压BUCK电路2的启动特性和断电特性进行控制，实现低压BUCK电路2的加断电的单调性。
优选地，如图2所示，隔离滤波电路3的具体结构包括第一电阻R1和第一电容C1。第一电阻R1的第一端与输入母线1的正极端连接，第一电阻R1的第二端与低压BUCK电路2的VIN端连接。第一电容C1的第一端与低压BUCK电路2的VIN端连接，第一电容C1的第二端与输入母线1的接地端GND连接。
使能端延时启动电路4包括第二电阻R2、第二电容C2、第三电阻R3和第三电容C3。其中，第二电阻R2的第一端与输入母线1的正极端连接，第二电阻R2的第二端与低压BUCK电路2的EN端(使能端)连接。第二电容C2的第一端与输入母线1的正极端连接，第二电容C2的第二端与输入母线1的接地端连接。第三电阻R3和第三电容C3的第一端均与低压BUCK电路2的EN端连接，第三电阻R3和第三电容C3的第二端也均与输入母线1的接地端GND连接。
低压BUCK电路2包括PVIN端、VIN端、EN端和接地端GND，其内部结构还包括功率电路和控制电路。其中，PVIN端与所述输入母线1的正极端、隔离滤波电路3及使能端延时电路电路4均连接，PVIN端还与低压BUCK电路2内部的功率电路连接。VIN端与隔离滤波电路3连接，VIN端还与低压BUCK电路2内部的控制电路连接。EN端与使能端延时电路4连接。低压BUCK电路2的接地端GND与输入母线1的接地端GND、隔离滤波电路3及使能端延时电路4均连接。
由上述的电路结构可以得出，隔离滤波电路3中第一电阻R1的第一端连接在低压BUCK电路2的PVIN端，第一电阻R1的第二端连接在低压BUCK电路2的VIN端。隔离滤波电路3中第一电容C1的第一端连接在低压BUCK电路2的VIN端，第一电容C1的第二端连接在低压BUCK电路2的接地端GND。而PVIN端为低压BUCK电路2内部功率电路的输入端，VIN端为低压BUCK电路2内部控制电路的输入端。所以，由第一电阻R1和第一电容C1组成的隔离滤波电路3实现PVIN端和VIN端的隔离和RC滤波，也就是实现低压BUCK电路2内部功率电路和控制电路的隔离，减小低压BUCK电路2工作过程中内部的MOS管产生的噪声或尖峰信号对控制电路的影响，从而提高低压BUCK电路2带负载的能力。尤其是，在低压BUCK电路2处于低温环境下，MOS管的开关尖峰信号增大，对控制电路造成干扰，使得低压BUCK电路2无法正常工作。上述隔离滤波电路3可以使进入VIN端的干扰变小，从而提高低压BUCK电路2的高低温特性，同时使得低压BUCK电路2在低温状态下带负载的特性增强。这里，需要注意的是，第一电阻R1的阻值要根据低压BUCK电路2的控制电流选取，并保证低压BUCK电路2的工作电压和工作电流。
还可以得出，使能端延时启动电路4中第二电阻R2和第二电容C2的第一端都连接在低压BUCK电路2的PVIN端，第二电阻R2的第二端连接在低压BUCK电路2的EN端。第二电容C2的第二端连接在低压BUCK电路2的接地端GND。第三电阻R3和第三电容C3的第一端都连接在低压BUCK电路2的EN端，第三电阻R3和第三电容C3的第二端都连接在低压BUCK电路2的接地端GND。
即，第二电容C2连接在低压BUCK电路2的PVIN和GND之间，可以避免低压BUCK电路2内部的MOS管、整流二极管和续流二极管产生的噪声对输入母线1产生影响，并吸收高频噪声，增强电路的抗干扰能力。
第二电阻R2连接在低压BUCK电路2的PVIN和EN之间，第三电阻R3连接在低压BUCK电路2的EN和GND之间，第三电容C3并联在第三电阻R3两端，同时也连接在低压BUCK电路2的EN和GND之间。通过上述电路结构，以及低压BUCK电路内部恒流源对第三电容C3的充电和放电，可以对使能端EN端的电压进行控制，从而实现对低压BUCK电路2的启动和断电的时间控制，增强启动特性和断电特性。当低压BUCK电路2启动时，第三电容C3进行充电，低压BUCK电路2的使能端电压缓慢上升；当低压BUCK电路2断电时，第三电容C3进行放电，低压BUCK电路2的使能端电压缓慢放电。使能端延时启动电路4的设计，可以使低压BUCK电路2的输出电压上电和断电单调。
此外，本实施方式的宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路还包括一个并联在低压BUCK电路2的输出端的第四电容C4。低压BUCK电路2的输出端包括第一输出端和第二输出端。进一步地，第四电容C4的第一端与上述第一输出端连接，第四电容C4的第二端与上述第二输出端连接。通过在输出端并联一个电容，可以滤除低压BUCK电路2输出电压的交流成分，使输出的直流更加平稳。同时，该电容还具有储能的作用。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种宇航低压BUCK抗干扰和延时启动电路，其特征在于，包括：输入母线(1)、低压BUCK电路(2)、隔离滤波电路(3)和使能端延时启动电路(4)，
所述输入母线(1)，用于为所述低压BUCK电路(2)、所述隔离滤波电路(3)和所述使能端延时启动电路(4)供电；
所述低压BUCK电路(2)，用于为负载供电或断电；
所述隔离滤波电路(3)，用于隔离所述低压BUCK电路(2)内的功率电路和控制电路并滤波；
所述使能端延时启动电路(4)，用于控制所述低压BUCK电路(2)的启动或断开的时间。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述隔离滤波电路(3)包括第一电阻(R1)和第一电容(C1)，
所述第一电阻(R1)的第一端与所述输入母线(1)的正极端连接，第二端与所述低压BUCK电路(2)的VIN端连接；
所述第一电容(C1)的第一端与所述低压BUCK电路(2)的VIN端连接，第二端与所述输入母线(1)的接地端(GND)连接。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述使能端延时启动电路(4)包括第二电阻(R2)、第二电容(C2)、第三电阻(R3)和第三电容(C3)，
所述第二电阻(R2)的第一端与所述输入母线(1)的正极端连接，第二端与所述低压BUCK电路(2)的EN端连接；
所述第二电容(C2)的第一端与所述输入母线(1)的正极端连接，第二端与所述输入母线(1)的接地端(GND)连接；
所述第三电阻(R3)和所述第三电容(C3)的第一端均与所述低压BUCK电路(2)的EN端连接，第二端均与所述输入母线(1)的接地端(GND)连接。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述低压BUCK电路(2)包括PVIN端、VIN端、EN端、接地端(GND)，
所述PVIN端与所述输入母线(1)的正极端、所述隔离滤波电路(3)及所述使能端延时启动电路(4)均连接；
所述VIN端与所述隔离滤波电路(3)连接；
所述EN端与所述使能端延时启动电路(4)连接；
所述接地端(GND)与所述输入母线(1)的接地端(GND)、所述隔离滤波电路(3)及所述使能端延时启动电路(4)均连接。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述低压BUCK电路(2)还包括：功率电路和控制电路，
所述功率电路与所述PVIN端连接；
所述控制电路与所述VIN端连接。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括并联在所述低压BUCK电路(2)的输出端的第四电容(C4)。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述输出端包括第一输出端和第二输出端，
所述第四电容(C4)的第一端与所述第一输出端连接，第二端与所述第二输出端连接并接地。
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