CN206258818U - 一种机载计算机电源中断保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源保护技术领域，具体来说是一种机载计算机电源中断保护系统，包括EMI电源滤波器、中断切换电路、备份供电电路，在电源的输入进线端设有EMI电源滤波器作电源EMI防护，经EMI电源滤波器的直流电源28V连接至中断切换电路，并同时连接备份供电电路进行充电，中断切换电路负责实时监控主供电，中断切换电路一旦发现输入的直流电源28V中断或下降，即通过MOS管关闭直流电源28V的供电并切换至备份供电电路。本系统一旦发现供电电源中断或下降至中断切换电路设置值，即在15us以内动作切换供电至备份供电电路，以保证后端的供电电路的电源无缝切换供电，切换速度快，过程平滑稳定。

Description

一种机载计算机电源中断保护系统

[技术领域]

本实用新型涉及电源保护技术领域，具体来说是一种机载计算机电源中断保护系统。

[背景技术]

在飞机供电系统中,短暂的电源供电中断现象是不可避免的，无论是在并联还是在非并联系统中，主发动机启动前后地面电源与APU发电机、发动机启动后主发电机与APU发电机间电源的正常转换都会引起用电设备的短时间供电中断。短暂的供电中断(时间不超过100ms)对过去模拟式的电气电子设备的工作影响不大，但对现代数字式飞机的电气电子设备的正常工作会产生很大的干扰，甚至会改变原有的工作状态，像自动导航这样的综合电子系统就必须重新复位才能正常工作。交流电源系统中电源转换是由系统的转换联锁电路控制的，当需要转换到新电源时，首先由联锁电路断开原有电源，飞机经历了短暂的电源中断状态后，再接通新电源。系统电源中断时间主要受EPC转换时间和检测电路的延时时间决定。

随着航空技术的飞速发展,民航飞机中都装备了大量的微处理机，例如在波音767飞机上就有51个系统使用了CPU，为了安全可靠，许多系统更是配备了2～3套冗余系统，整个飞机使用的CPU共有170多个。这些设备在工作时如果突然断电，一些数据可能会丢失而不能正常工作，例如，FMC如果断电200ms以上，必须与另一台FMC重新同步才能正常工作。尽管在供电系统和电子设备中增添了辅助电路以减少电源中断对设备的干扰，但因电源中断而使电子设备不正常的事件仍时有发生，因此在电源正常转换时采用不中断技术势在必行。

中断技术通常采用的是在电源正常转换时，把各电源进行短时间的并联，然后再断开原电源，由新电源承担全部供电任务，只要能够保证电路设计正确、控制逻辑严密，就可以完全消除正常电源转换过程中的供电中断现象。但在实现转换电源之间的并联供电时，两电源必须同时满足：电压波形、相序、频率、电压值与投入并联瞬间的相位差都在规定范围之内，这样才能保证在并联瞬间产生的冲击电流与冲击功率不超过允许范围，并保证在并联之后能够正常运行。如果并联条件得不到满足，飞机电网会产生很大的电流、电压和功率冲击，导致电网上并联的发电机解列，退出并联，致使并联失败。为此有必要在末端设备采取相应的保护措施，以解决上面可能出现的冲击、浪涌和中断等问题。

[实用新型内容]

本实用新型是根据现有技术中的正常电源转换过程的供电中断现象，并针对主备电源之间切换时瞬间产生的电流、电压和功率冲击易导致电网上并联的冲击、浪涌和中断的情况，设计一种连接可靠、结构新颖的机载计算机电源中断保护系统。

为了实现上述目的，设计一种机载计算机电源中断保护系统，所述的电源中断保护系统包括EMI电源滤波器、中断切换电路、备份供电电路，在电源的输入进线端设有EMI电源滤波器作电源EMI防护，经EMI电源滤波器的直流电源28V连接至中断切换电路，并同时连接备份供电电路进行充电，所述的中断切换电路负责实时监控主供电，中断切换电路一旦发现输入的直流电源28V中断或下降，即通过MOS管关闭直流电源28V的供电并切换至备份供电电路，所述的备份供电电路的输出端连接至中断切换电路的输入端，中断切换电路的输出端分别接有+12V供电电路、+5V供电电路和+3.3V供电电路用于输出至计算机系统供电。

所述的中断切换电路由芯片U16作为主控芯片，所述的芯片U16的2号管脚E1端连接直流电源28V，在芯片U16的2号管脚E1端与3号管脚GND端之间串联接有电阻R119及电阻R120，电阻R120的两端并联接有电容C95，芯片U16的4号管脚E2端与5号管脚H2端之间接有电阻R121，芯片U16的4号管脚E2端另抽出一端接至电阻R119及电阻R120之间的连接点，芯片U16的6号管脚G2端分为两路分别接至MOS管Q26的1号管脚及MOS管Q23的1号管脚，MOS管Q26及MOS管Q23的3号管脚相连，MOS管Q26的4号管脚连接备份供电电路，在芯片U16的7号管脚V2端引出一端连接电容C93后接地，并抽出一端接至MOS管Q26的4号管脚，芯片U16的8号管脚Vs端作为中断切换电路的OUT输出端分别连接至+12V供电电路、+5V供电电路和+3.3V供电电路，芯片U16的8号管脚Vs端另抽出一端连接电容C94后接地，芯片U16的9号管脚V1端接电容C97后接地，芯片U16的10号管脚G1端接至MOS管Q24的1号管脚，MOS管Q24的4号管脚与芯片U16的9号管脚V1端合并后接至直流电源28V，MOS管Q24的3号管脚及MOS管Q23的4号管脚连接后接至中断切换电路的OUT输出端。

所述的备份供电电路由芯片U15作为主控芯片，芯片U15的20号管脚VIN端接有直流电压28V作为芯片电源，并接有电容C80滤波，所述的芯片U15的1号管脚EN/UVLO端通过电阻R103连接直流电压28V，并在电阻R103与地端分别并联电阻R104及稳压二极管D7，芯片U15的12号管脚RT端接有电阻R105后接地，芯片U15的13号管脚SYNC端接有电阻R108后接地，在芯片U15的2号管脚VREF端与5号管脚CTRL1端之间接有电阻R110，芯片U15的5号管脚CTRL1端另抽出一端接有电阻R111后接地，芯片U15的2号管脚VREF端与3号管脚CTRL2端之间接有电阻R109，芯片U15的3号管脚CTRL2端另抽出一端接有电阻R114后接地，芯片U15的2号管脚VREF端另抽出一端接电容C87后接地，芯片U15的6号管脚SS端接电容C89后接地，芯片U15的10号管脚VC端依次接电阻R116、电容C90后接地，芯片U15的15号管脚HG端接至MOS管Q19的4号管脚，MOS管Q19的5号管脚接直流电压28V，并抽头一端接并联的电容C81及电容C82，芯片U15的17号管脚CBOOT端依次连接电阻R106、电容C83、电感L6、电阻R107、稳压二极管D4，在电阻R106与电容C83之间抽出一端连接稳压二极管D5后接至芯片U15的19号管脚VCC_INT端，芯片U15的19号管脚VCC_INT端另抽出一端连接电容C86后接地，电容C83与电感L6之间抽出一线连接至芯片U15的16号管脚SW端，芯片U15的18号管脚LG端连接至MOS管Q20的4号管脚，MOS管Q20的5号管脚接至芯片U15的16号管脚SW端，在MOS管Q20的5号管脚与3号管脚之间并联接有稳压二极管D6，芯片U15的8号管脚SENSEP端与9号管脚SENSEN端之间接有电容C88，电容C88的两端分别连接电阻R112、电阻R115后接至电阻R107两端，电阻R107与稳压二极管D4之间对地接有电容C92、电容C84、电容C85，稳压二极管D4的正极抽出一端连接电阻R113后接至芯片U15的7号管脚FB端，并抽出一端接电阻R117后接地，稳压二极管D4的负极作为备份供电电路的输出端，输出端接有电解电容CT8后接地对输出信号滤波。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于：本系统一旦发现供电电源中断或下降至中断切换电路设置值，即在15us以内动作切换供电至备份供电电路，以保证后端的+12V供电电路、+5V供电电路和+3.3V供电电路的电源无缝切换供电，备份供电切换速度快，配合后级的滤波电路，切换过程平滑稳定，实现效率高；采用极少数的电子元器件实现中断操作及电源切换，控制方法简洁，可靠性高；可根据电阻阻值灵活配置中断切换电路的切换电压点及备份供电电路的充电电压，以满足实际需求，使得保护功率和中断时间精确可控；带有EMI电源滤波器作为末端保护，增强保护效果。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构连接示意图；

图2是本实用新型中的中断切换电路的原理图；

图3是本实用新型中的备份供电电路的原理图。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

图1是本实用新型中机载计算机电源中断保护系统的系统结构示意图，电源中断保护系统包括EMI电源滤波器、中断切换电路、备份供电电路，在电源的输入进线端设有EMI电源滤波器作电源EMI防护，经EMI电源滤波器的直流电源28V连接至中断切换电路，并同时连接备份供电电路进行充电，中断切换电路负责实时监控主供电，中断切换电路一旦发现输入的直流电源28V中断或下降，即通过MOS管关闭直流电源28V的供电并切换至备份供电电路，备份供电电路的输出端连接至中断切换电路的输入端，中断切换电路的输出端分别接有+12V供电电路、+5V供电电路和+3.3V供电电路用于输出至计算机系统供电。

中断切换电路由芯片U16作为主控芯片，芯片U16的2号管脚E1端连接直流电源28V，在芯片U16的2号管脚E1端与3号管脚GND端之间串联接有电阻R119及电阻R120，电阻R120的两端并联接有电容C95，芯片U16的4号管脚E2端与5号管脚H2端之间接有电阻R121，芯片U16的4号管脚E2端另抽出一端接至电阻R119及电阻R120之间的连接点，芯片U16的6号管脚G2端分为两路分别接至MOS管Q26的1号管脚及MOS管Q23的1号管脚，MOS管Q26及MOS管Q23的3号管脚相连，MOS管Q26的4号管脚连接备份供电电路，在芯片U16的7号管脚V2端引出一端连接电容C93后接地，并抽出一端接至MOS管Q26的4号管脚，芯片U16的8号管脚Vs端作为中断切换电路的OUT输出端分别连接至+12V供电电路、+5V供电电路和+3.3V供电电路，芯片U16的8号管脚Vs端另抽出一端连接电容C94后接地，芯片U16的9号管脚V1端接电容C97后接地，芯片U16的10号管脚G1端接至MOS管Q24的1号管脚，MOS管Q24的4号管脚与芯片U16的9号管脚V1端合并后接至直流电源28V，MOS管Q24的3号管脚及MOS管Q23的4号管脚连接后接至中断切换电路的OUT输出端。

中断切换电路的电源输入为DC28V和BACKUP，输出为OUT输出端，芯片U16实时监测输入电DC28V与BACKUP，一旦DC28V出现中断或电压低于设定值，控制芯片U16动作，将MOS管Q24关闭，同时打开MOS管Q23和MOS管Q26，即将供电切换至备份供电回路，以保证在中断切换电路输出的供电不间断。中断切换电路可根据需要更改其中的电阻值，灵活配置中断切换电路的切换电压点，中断切换电路一旦发现输入的直流电源28V中断或下降至中断切换1电路设置值，即在15us内切换至备份供电电路。

备份供电电路课根据实际功率需要灵活调备份充电的充电电压，用以满足当主电源中断时所需要的能量和时间。备份供电电路由芯片U15作为主控芯片，见图3，芯片U15的20号管脚VIN端接有直流电压28V作为芯片电源，并接有电容C80滤波，芯片U15的1号管脚EN/UVLO端通过电阻R103连接直流电压28V，并在电阻R103与地端分别并联电阻R104及稳压二极管D7，芯片U15的12号管脚RT端接有电阻R105后接地，芯片U15的13号管脚SYNC端接有电阻R108后接地，在芯片U15的2号管脚VREF端与5号管脚CTRL1端之间接有电阻R110，芯片U15的5号管脚CTRL1端另抽出一端接有电阻R111后接地，芯片U15的2号管脚VREF端与3号管脚CTRL2端之间接有电阻R109，芯片U15的3号管脚CTRL2端另抽出一端接有电阻R114后接地，芯片U15的2号管脚VREF端另抽出一端接电容C87后接地，芯片U15的6号管脚SS端接电容C89后接地，芯片U15的10号管脚VC端依次接电阻R116、电容C90后接地，芯片U15的15号管脚HG端接至MOS管Q19的4号管脚，MOS管Q19的5号管脚接直流电压28V，并抽头一端接并联的电容C81及电容C82，芯片U15的17号管脚CBOOT端依次连接电阻R106、电容C83、电感L6、电阻R107、稳压二极管D4，在电阻R106与电容C83之间抽出一端连接稳压二极管D5后接至芯片U15的19号管脚VCC_INT端，芯片U15的19号管脚VCC_INT端另抽出一端连接电容C86后接地，电容C83与电感L6之间抽出一线连接至芯片U15的16号管脚SW端，芯片U15的18号管脚LG端连接至MOS管Q20的4号管脚，MOS管Q20的5号管脚接至芯片U15的16号管脚SW端，在MOS管Q20的5号管脚与3号管脚之间并联接有稳压二极管D6，MOS管Q20的1/2/3管脚焊接在一起，以为防止电流冲击，芯片U15的8号管脚SENSEP端与9号管脚SENSEN端之间接有电容C88，电容C88的两端分别连接电阻R112、电阻R115后接至电阻R107两端，电阻R107与稳压二极管D4之间对地接有电容C92、电容C84、电容C85，稳压二极管D4的正极抽出一端连接电阻R113后接至芯片U15的7号管脚FB端，并抽出一端接电阻R117后接地，稳压二极管D4的负极作为备份供电电路的输出端，输出端接有电解电容CT8后接地对输出信号滤波。其中，MOS管Q20及MOS管Q19的1号、2号、3号管脚内部短接，防止电流过大造成MOS管损坏或过热。

Claims (3)

1.一种机载计算机电源中断保护系统，其特征在于所述的电源中断保护系统包括EMI电源滤波器、中断切换电路、备份供电电路，在电源的输入进线端设有EMI电源滤波器作电源EMI防护，经EMI电源滤波器的直流电源28V连接至中断切换电路，并同时连接备份供电电路进行充电，所述的中断切换电路负责实时监控主供电，中断切换电路一旦发现输入的直流电源28V中断或下降，即通过MOS管关闭直流电源28V的供电并切换至备份供电电路，所述的备份供电电路的输出端连接至中断切换电路的输入端，中断切换电路的输出端分别接有+12V供电电路、+5V供电电路和+3.3V供电电路用于输出至计算机系统供电。

2.如权利要求1所述的一种机载计算机电源中断保护系统，其特征在于所述的中断切换电路由芯片U16作为主控芯片，所述的芯片U16的2号管脚E1端连接直流电源28V，在芯片U16的2号管脚E1端与3号管脚GND端之间串联接有电阻R119及电阻R120，电阻R120的两端并联接有电容C95，芯片U16的4号管脚E2端与5号管脚H2端之间接有电阻R121，芯片U16的4号管脚E2端另抽出一端接至电阻R119及电阻R120之间的连接点，芯片U16的6号管脚G2端分为两路分别接至MOS管Q26的1号管脚及MOS管Q23的1号管脚，MOS管Q26及MOS管Q23的3号管脚相连，MOS管Q26的4号管脚连接备份供电电路，在芯片U16的7号管脚V2端引出一端连接电容C93后接地，并抽出一端接至MOS管Q26的4号管脚，芯片U16的8号管脚Vs端作为中断切换电路的OUT输出端分别连接至+12V供电电路、+5V供电电路和+3.3V供电电路，芯片U16的8号管脚Vs端另抽出一端连接电容C94后接地，芯片U16的9号管脚V1端接电容C97后接地，芯片U16的10号管脚G1端接至MOS管Q24的1号管脚，MOS管Q24的4号管脚与芯片U16的9号管脚V1端合并后接至直流电源28V，MOS管Q24的3号管脚及MOS管Q23的4号管脚连接后接至中断切换电路的OUT输出端。

3.如权利要求1所述的一种机载计算机电源中断保护系统，其特征在于所述的备份供电电路由芯片U15作为主控芯片，芯片U15的20号管脚VIN端接有直流电压28V作为芯片电源，并接有电容C80滤波，所述的芯片U15的1号管脚EN/UVLO端通过电阻R103连接直流电压28V，并在电阻R103与地端分别并联电阻R104及稳压二极管D7，芯片U15的12号管脚RT端接有电阻R105后接地，芯片U15的13号管脚SYNC端接有电阻R108后接地，在芯片U15的2号管脚VREF端与5号管脚CTRL1端之间接有电阻R110，芯片U15的5号管脚CTRL1端另抽出一端接有电阻R111后接地，芯片U15的2号管脚VREF端与3号管脚CTRL2端之间接有电阻R109，芯片U15的3号管脚CTRL2端另抽出一端接有电阻R114后接地，芯片U15的2号管脚VREF端另抽出一端接电容C87后接地，芯片U15的6号管脚SS端接电容C89后接地，芯片U15的10号管脚VC端依次接电阻R116、电容C90后接地，芯片U15的15号管脚HG端接至MOS管Q19的4号管脚，MOS管Q19的5号管脚接直流电压28V，并抽头一端接并联的电容C81及电容C82，芯片U15的17号管脚CBOOT端依次连接电阻R106、电容C83、电感L6、电阻R107、稳压二极管D4，在电阻R106与电容C83之间抽出一端连接稳压二极管D5后接至芯片U15的19号管脚VCC_INT端，芯片U15的19号管脚VCC_INT端另抽出一端连接电容C86后接地，电容C83与电感L6之间抽出一线连接至芯片U15的16号管脚SW端，芯片U15的18号管脚LG端连接至MOS管Q20的4号管脚，MOS管Q20的5号管脚接至芯片U15的16号管脚SW端，在MOS管Q20的5号管脚与3号管脚之间并联接有稳压二极管D6，芯片U15的8号管脚SENSEP端与9号管脚SENSEN端之间接有电容C88，电容C88的两端分别连接电阻R112、电阻R115后接至电阻R107两端，电阻R107与稳压二极管D4之间对地接有电容C92、电容C84、电容C85，稳压二极管D4的正极抽出一端连接电阻R113后接至芯片U15的7号管脚FB端，并抽出一端接电阻R117后接地，稳压二极管D4的负极作为备份供电电路的输出端，输出端接有电解电容CT8后接地对输出信号滤波。