CN203135710U - 具有新型启动电路的航空电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的具有新型启动电路的航空电源，包括3个DC/DC变换器，3个电压检测电路，2块电池组，开关电路S1、S2、S3、S4、S5，控制电路，第一和第二DC/DC变换器输出端与第二电压检测输入端相连，第二电压检测输出与控制电路相连，第一和第二DC/DC变换器输出端分别与S3、S4输入端相连，S3、S4控制端分别与控制电路相连，S1、S2控制端分别与控制电路相连，S1、S2输出端分别与第一和第二DC/DC变换器输入端相连，S3、S4输出端分别与负载相连；而第一和第二电池组正极分别与第一电压检测的两个输入端相连，第一电压检测的输出与控制电路相连，第一和第二电池组正极分别与S1、S2的输入端相接。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空航天电源技术领域，特别是涉及一种具有新型启动电路的航空电源。
背景技术
随着科学的不断进步，各种电子设备日益增多，用电量不断增加，电路的温度不断上升，航空电源系统的结构和控制越来越复杂，它的启动也越来越困难，这是由于开关管驱动电流增加和变压器功率传输能力下降所导致。因此设计一个具有高可靠性的航空电源系统是非常有必要的。在航空领域，所有的应用设备中，电源系统是最关键的系统之一，它担负着为其他分系统提供有效载荷供电的重要任务，其供电质量的优劣直接影响航空设备整体的工作状态，所以研制一种新的可靠的电源系统是目前的主要任务，也是很有发展前景和实用意义的。
该电源系统采用集中供电方式对各个用电设备进行供电，而且配有电源管理系统，可根据电池的剩余电量来对各个负载的用电优先权进行控制，解决了以前常采用的分散式供电方法只测不飞或是只飞不测的缺点，保证了航空设备的正常工作和安全飞行。
目前，为了解决电流控制型开关电源的启动问题，较常见的方法是添加辅助绕组，由变压器的辅助绕组向芯片供电，使芯片的启动电压箝位在10V以上，这虽然解决了启动问题，但是电路的成本和变压器的制作工艺，特别是对于多余度的航空电源，不利于航空电源的体积小、重量轻的要求。
因此，当下迫切需要本领域技术人员解决的一个技术问题就是：如何能够提出一种有效的措施，以解决现有技术中存在的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有新型启动电路的航空电源，主要针对电流控制型开关电源启动难、分散式供电方式以及单电源供电存在的问题，克服其不足之处，从提高电源系统可靠性及功率密度的角度出发，研制一种具有新型启动电路的航空电源。
为了解决上述问题，本实用新型公开了一种具有新型启动电路的航空电源，包括3个DC/DC变换器即第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）、第三DC/DC变换器（3a），3个电压检测电路即第一电压检测（1b）、第二电压检测（2b）、第三电压检测（3b），2块电池组即第一电池组(1c)、第二电池组(2c)，5个开关电路即开关电路S1、S2、S3、S4、S5，1个控制电路，其中，第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输出端与第二电压检测（2b）的输入端相连，第二电压检测（2b）的输出再与控制电路相连，第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输出端再分别与开关电路S3、S4的输入端相连，开关电路S3、S4的控制端分别与控制电路相连，开关电路S1、S2的控制端分别与控制电路相连，开关电路S1、S2的输出端再分别与第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输入端相连，开关电路S3、S4的输出端再分别与负载相连；而第一电池组(1c)、第二电池组(2c)的正极分别与第一电压检测（1b）的两个输入端相连，第一电压检测（1b）的输出再与控制电路相连，第一电池组(1c)、第二电池组(2c)的正极再分别与开关电路S1、S2的输入端相接。
进一步地，所述第一DC/DC变换器（1a）和第二DC/DC变换器（2a）的电流控制芯片UC1844的启动电压。
进一步地，所述的第一DC/DC变换器（1a）和第二DC/DC变换器（2a）为正激式拓扑结构，采用电流控制芯片UC1844控制场效应晶体管的导通和关断，第三DC/DC变换器（3a）采用反激式拓扑结构，控制电路对采集到的电压值进行PI调节，调制PWM的占空比，以获得稳定的直流输出。
综上，本实用新型采用了一种新的启动方式，由整个系统弱电部分的16V直接给芯片供电，为芯片提供一个启动电压，控制系统检测到系统工作以后控制开关电路，将供电电压切换到DDS自供电系统，使得电路正常工作后， 芯片的供电电压箝位在10V以上，保证了系统的正常启动。
附图说明
图1是本实用新型的硬件电路的第一示意图；
图2是本实用新型的硬件电路的第二示意图；
图3是本实用新型的开关电路S1的示意图；
图4是本实用新型的开关电路S2的示意图；
图5是本实用新型的开关电路S3的示意图；
图6是本实用新型的开关电路S4的示意图；
图7是本实用新型的DDS供电系统示意图；
图8是本实用新型的一块电池、两个DC/DC变换器给负载供电的示意图；
图9是本实用新型的一块电池、一个DC/DC变换器给负载供电的示意图；
图10是本实用新型的两块电池、一个DC/DC变换器同时都给负载供电的示意图；
图11是本实用新型的两块电池、两个DC/DC变换器同时都给负载供电的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型所述的具有新型启动电路的航空电源包括：3个DC/DC变换器即第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）、第三DC/DC变换器（3a），3个电压检测电路即第一电压检测（1b）、第二电压检测（2b）、第三电压检测（3b），2块电池组即第一电池组(1c)、第二电池组(2c)，5个开关电路即开关电路S1、S2、S3、S4、S5，1个控制电路，其中，第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输出端与第二电压检测（2b）的 输入端相连，第二电压检测（2b）的输出再与控制电路相连，第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输出端再分别与开关电路S3、S4的输入端相连，开关电路S3、S4的控制端分别与控制电路相连，开关电路S1、S2的控制端分别与控制电路相连，开关电路S1、S2的输出端再分别与第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输入端相连，开关电路S3、S4的输出端再分别与负载相连；而第一电池组(1c)、第二电池组(2c)的正极分别与第一电压检测（1b）的两个输入端相连，第一电压检测（1b）的输出再与控制电路相连，第一电池组(1c)、第二电池组(2c)的正极再分别与开关电路S1、S2的输入端相接。具体参见图1和图2，图1和图2分别为本实用新型的硬件电路的第一示意图和第二示意图；图3是开关电路S1的示意图；图4是开关电路S2的示意图；图5是开关电路S3的示意图；图6是开关电路S4的示意图。具体的，图8是一块电池、两个DC/DC变换器给负载供电的示意图；图9是一块电池、一个DC/DC变换器给负载供电的示意图；图10是两块电池、一个DC/DC变换器同时都给负载供电的示意图；图11是两块电池、两个DC/DC变换器同时都给负载供电的示意图。
实例一：
如图1所示的硬件电路的具体实施方式中：
系统中电池组为系统提供72V/4Ah的容量供电，系统采用集中供电方式给各个用电设备供电，上述电压通过变比为11：4的降压变压器降压后通过同步整流滤波后获得6V/20A稳定的直流电源为负载供电；将上述稳定的直流电压通过检测电路检测每块电池和DC/DC变换器的电压信号后反馈给控制电路，控制电路根据检测到的电压和基准电压进行比较并对相应的开关电路进行控制，同时，控制电路会根据电池的剩余电量合理地分配负载的用电优先权；电池和DC/DC变换器都采用了冗余技术，每个电池和DC/DC变换器都分别接一个开关电路，然后再分别并联，保证了只要不是两个电池和两个DC/DC变换器同时坏，就能给用电设备供电，全方面的提高了系统的安全性、可靠性。
在本实用新型具体实施中，电池的选型为安华的72V/4Ah磷酸铁锂 电池，变压器采用的是唐山尚融的平面变压器RDH72V-6，控制电路处理器采用的是ATMEL公司的AVR128。
实例二：
如图2所示的本实用新型硬件电路的具体实施方式中：
两块电池组并联后为DC/DC变换器3供电，DC/DC变换器3采用反激式拓扑结构，控制电路对采集到的电压值进行PI调节，调制PWM的占空比，以获得稳定的直流输出。同时，DC/DC变换器3的输出电压为电流控制型芯片提供一个16V的启动电压，当控制电路检测到芯片正常工作以后控制开关电路S5，切换到DDS自供电系统，使得芯片的工作电压箝位在10V以上，不至于使芯片一直处于高工作电压，这样会降低芯片的功耗，延长芯片的使用寿命，具体参照图7给出的DDS供电系统示意图。
在本实用新型具体实施中，电流控制芯片采用的是德州仪器公司生产的UC1844。
实例三：
如图8的情况中，某一块电池出现问题或是电量不足时，控制电路AVR128给出控制信号，切断开关S1，让S2闭合，切换到另一块电池，使一块电池同时为两个DC/DC供电，保证两个DC/DC电路都正常工作，同时如果另一块电池故障或是电量不足时，只需控制开关的闭合状态就可以切换到另外一块电池，保证整个系统的安全运行。
实例四：
如图9所示的情况中，某一DC/DC电路出现故障时，控制电路检测到DC/DC1没有输出或是输出错误时，AVR128就给出一个高电平信号，断开开关S3，只让另一路DC/DC工作，为负载提供有效的载荷，反之，若检测到DC/DC2没有输出或是输出有误，就断开开关S4，使DC/DC1单独为负载供电。
实例五：
如图10和11所示的状况中，某一块电池和某一DC/DC电路同时出现故障时，若电池1和DC/DC1出现问题，控制电路就断开S1和S3，使电池2为DC/DC2供电，也就是单电源工作。反之，若电池2和DC/DC2出现故障，AVR128就相应地切断S2和S4的控制信号，使DC/DC1但都工作为负载供电。若电池1和DC/DC2同时出现故障，控制电路根据电压检测1和电压检测2检测到的电压情况，切断S1和S4的控制信号K1和K4，使得电池2为DC/DC1供电，这也是一种单电源供电模式。若是电池2和DC/DC1同时出现故障，就相应地断开S2和S3的控制信号，让DC/DC2单独工作为负载供电，这几种工作方式，无论哪一种出现都可以保证至少有一块电池和一个DC/DC是正常工作的，保证系统可以正常位后续的负载提供有效的稳定的电量。
以上对本实用新型所提供的具有新型启动电路的航空电源进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (3)
1.一种具有新型启动电路的航空电源，包括3个DC/DC变换器即第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）、第三DC/DC变换器（3a），3个电压检测电路即第一电压检测（1b）、第二电压检测（2b）、第三电压检测（3b），2块电池组即第一电池组(1c)、第二电池组(2c)，5个开关电路即开关电路S1、S2、S3、S4、S5，1个控制电路，其中，第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输出端与第二电压检测（2b）的输入端相连，第二电压检测（2b）的输出再与控制电路相连，第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输出端再分别与开关电路S3、S4的输入端相连，开关电路S3、S4的控制端分别与控制电路相连，开关电路S1、S2的控制端分别与控制电路相连，开关电路S1、S2的输出端再分别与第一DC/DC变换器（1a）、第二DC/DC变换器（2a）的输入端相连，开关电路S3、S4的输出端再分别与负载相连；而第一电池组(1c)、第二电池组(2c)的正极分别与第一电压检测（1b）的两个输入端相连，第一电压检测（1b）的输出再与控制电路相连，第一电池组(1c)、第二电池组(2c)的正极再分别与开关电路S1、S2的输入端相接。
2.如权利要求1所述的具有新型启动电路的航空电源，所述第一DC/DC变换器（1a）和第二DC/DC变换器（2a）的电流控制芯片UC1844的启动电压。
3.如权利要求1所述的具有新型启动电路的航空电源，所述的第一DC/DC变换器（1a）和第二DC/DC变换器（2a）为正激式拓扑结构，采用电流控制芯片UC1844控制场效应晶体管的导通和关断，第三DC/DC变换器（3a）采用反激式拓扑结构，控制电路对采集到的电压值进行PI调节，调制PWM的占空比，以获得稳定的直流输出。
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