CN209265292U - 一种航空风挡加温控制盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航空风挡加温控制盒，包括供电模块、处理模块、主控模块和保护模块，处理模块包括缓温升控制电路，缓温升控制电路包括且斜坡发生电路和差值放大电路，供电模块包括防浪涌电路。本实用新型通过增设缓温升控制电路，在风挡温度与设定温度的温差较大时由斜坡发生电路控制差值放大电路输出，使得风挡缓慢加温，当温差适宜时，由差值放大器自身输出控制差值放大电路输出，风挡正常加温，从而避免了外部风挡加温电阻急速升温对低温状态的风挡造成热冲击损伤。并通过软启动方式来设计防浪涌电路，有效消除控制盒通电瞬间浪涌电流，且电路损耗低，不易受外界干扰。

Description

一种航空风挡加温控制盒

技术领域

本实用新型涉及航空风挡加温组件领域，具体是一种航空风挡加温控制盒。

背景技术

飞机风挡作为高空航行中的观察窗，必须具有足够的强度以承受飞机座舱压力、气动载荷、机体结构载荷等，且要保证良好的观察视野，同时也要具有较长的使用寿命。为了符合航行需求，飞机风挡均配备风挡加温组件，用于加热风挡外表面以防止高空环境下雾雪冰的形成，以保证良好视野和提高风挡的抗冲击韧性，也间接延长了风挡的使用寿命。

风挡加温组件一般包括高压电源、加温电阻、温度传感器和加温控制盒，温度传感器检测当前风挡温度并将数据送至加温控制盒，加温控制盒结合飞机其余部件信号控制加温电阻工作，加温控制盒包括供电模块、处理模块和主控模块，供电模块用于外部高压电源的变压整流为其余模块供电，处理模块用于接收处理温度传感器信号来进行加温控制，主控模块用于加温组件的电路系统控制。

现有航空风挡加温控制盒通常设置为当风挡温度低于下限值时激活加热，当温度达到上限值时停止加热。但在一些低温环境下，风挡初始温度较低，而通常加温电阻接通后便以高功率运行，对低温状态的风挡容易造成热冲击损伤，使得风挡使用寿命减短。同时，由于供电模块通常采用开关电源来进行变压整流，在通电瞬间会产生较大的浪涌电流，传统的浪涌电流限制方法是串联负温度系数热敏限流电阻器(NTC)，然而这种方法存在以下缺点：负温度系数热敏限流电阻器的限流效果受环境温度影响较大，负温度系数热敏限流电阻器的功率损耗降低了变压整流的转换效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种航空风挡加温控制盒，其应用时能实现环境温差大时加温电阻的缓慢温升，避免对航空风挡的热冲击，同时能够有效抑制通电浪涌，确保航空风挡加温控制盒可靠安全工作。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种航空风挡加温控制盒，包括供电模块、处理模块、主控模块和保护模块，所述处理模块包括缓温升控制电路，缓温升控制电路包括斜坡发生电路和差值放大电路；所述斜坡发生电路包括电阻R1至R6，电位计R21，电容C1，二极管D1、D4至D8，MOS管Q5，三极管Q6，运算放大器U1，电阻R1一端接供电模块，电阻R1另一端接二极管D1负极和三极管Q6集电极后接二极管D4正极和电位计R21一端定片引脚，二极管D1正极和三极管Q6基极连接后接电阻R5一端和电阻R6一端，电阻R5另一端接主控模块，电阻R6另一端接三极管Q6发射极后接地，二极管D4负极接地，电位计R21另一端定片引脚接地，电位计R21动片引脚接电阻R2后接二极管D5正极和MOS管Q5源极后接电容C1一端和运算放大器U1反相输入脚，二极管D5负极接电阻R3一端后接二极管D6负极，电阻R3另一端接地，二极管D6正极接电容C1另一端和电阻R4一端后接运算放大器U1输出脚和输出端，电阻R4另一端接MOS管Q5漏极后接二极管D7正极和二极管D8负极，二极管D7负极接二极管D8正极后接地，MOS管Q5栅极接主控模块；差值放大电路包括电阻R7至R12，电位计R13，电容C2，运算放大器U2和U3，差值放大器U4，比较器U5。电阻R7一端接外部风挡温度传感器电信号，电阻R7另一端接电阻R8一端和电容C2一端后接运算放大器U2反相输入脚和运算放大器U2同相输入脚后接电阻R9一端，电阻R9另一端接地，电阻R8另一端接电容C2另一端后接运算放大器U2输出脚后接差值放大器U4同相输入脚，电位计R13动片引脚和电位计R13一端定片引脚连接后接基准信号I1，电位计R13另一端定片引脚接电阻R10后接电阻R11一端和运算放大器U3反相输入脚，运算放大器U3同相输入脚接电阻R12后接地，运算放大器U3输出脚接电阻R11另一端后接差值放大器U4反相输入脚，差值放大器U4输出脚接比较器U5反相输入脚和斜坡发生电路输出端后接主控模块，比较器U5同相输入脚接基准信号I2，比较器U5输出脚接斜坡发生电路输入端。

优选地，所述供电模块包括防浪涌电路，防浪涌电路包括电阻R14至R20，电容C3，二极管D2和D3，三极管Q1和Q2，MOS管Q3和Q4，开关电源输入端接电阻R14一端和MOS管Q3漏极，电阻R14另一端接MOS管Q3源极后分别接电容C3正极、电阻R15一端和三极管Q1发射极后接外部高压电源输入，MOS管Q3栅极接电容C3负极和电阻R15另一端后接电阻R16一端和二极管D2负极，二极管D2正极接电阻R17后接三极管Q1基极，三极管Q1集电极接电阻R18后接电阻R19一端和MOS管Q4栅极，开关电源输出端接电阻R20一端和三极管Q2发射极后接电阻R19另一端和MOS管Q4源极，电阻R20另一端接二极管D3负极后接电阻R21一端，二极管D3正极接地，电阻R21另一端接三极管Q2基极，三极管Q2集电极接电阻R16另一端，MOS管Q4漏极接输出。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：1、增设缓温升控制电路，在风挡温度与设定温度的温差较大时由斜坡发生电路控制差值放大电路输出，使得风挡缓慢加温，当温差适宜时，由差值放大器自身输出控制差值放大电路输出，风挡正常加温，从而避免了外部风挡加温电阻急速升温对低温状态的风挡造成热冲击损伤。2、通过软启动方式来设计防浪涌电路，有效消除通电瞬间浪涌电流，且电路损耗低，不易受外界干扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一个具体实施例的斜坡发生电路图。

图2为本实用新型一个具体实施例的差值放大电路图。

图3为本实用新型一个具体实施例的防浪涌电路图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

一种航空风挡加温控制盒，包括供电模块、处理模块和主控模块。供电模块分别与处理模块和主控模块连接，供电模块包括开关电源，用于外部高压电源的变压整流以为其余模块提供工作电压。处理模块分别与外部风挡温度传感器和主控模块连接，处理模块用于接收处理外部风挡温度传感器信号送至主控模块。主控模块根据处理模块输入信号对外部风挡加温组件的电路系统进行控制。其中主控模块为现有技术，在此不作具体描述。

处理模块包括缓温升控制电路，缓温升控制电路包括斜坡发生电路和差值放大电路。当外部风挡实际温度过低与设定风挡温度的温差过大时，斜坡发生电路导通以对差值放大电路输出进行控制，使得外部风挡缓慢加温。如图1所示，缓温升控制电路包括斜坡发生电路和差值放大电路；所述斜坡发生电路包括电阻R1至R6，电位计R21，电容C1，二极管D1、D4至D8，MOS管Q5，三极管Q6，运算放大器U1，电阻R1一端接供电模块，电阻R1另一端接二极管D1负极和三极管Q6集电极后接二极管D4正极和电位计R21一端定片引脚，二极管D1正极和三极管Q6基极连接后接电阻R5一端和电阻R6一端，电阻R5另一端接主控模块，电阻R6另一端接三极管Q6发射极后接地，二极管D4负极接地，电位计R21另一端定片引脚接地，电位计R21动片引脚接电阻R2后接二极管D5正极和MOS管Q5源极后接电容C1一端和运算放大器U1反相输入脚，二极管D5负极接电阻R3一端后接二极管D6负极，电阻R3另一端接地，二极管D6正极接电容C1另一端和电阻R4一端后接运算放大器U1输出脚和输出端，电阻R4另一端接MOS管Q5漏极后接二极管D7正极和二极管D8负极，二极管D7负极接二极管D8正极后接地，MOS管Q5栅极接主控模块。上述电路中，MOS管Q5初始状态为截止，二极管D7和D8将MOS管Q5漏极电压钳位在0V附近，防止MOS管Q5在输出电压增大时受到损坏。运算放大器U1对供电模块输入电压进行积分，输出斜坡波形电压，二极管D5用于限制输出电压幅度，二极管D6和电阻R3为二极管D5漏电流提供旁路，确保线性积分。

差值放大电路分别将温度传感器电信号和基准信号I1放大后再进行差值放大输出，并与设定差值进行比较，以供主控模块选择不同的控制风挡加温方式。基准信号I1为达到设定温度时对应的温度传感器电信号，由供电模块提供。如图2所示，差值放大电路包括电阻R7至R12，电位计R13，电容C2，运算放大器U2和U3，差值放大器U4，比较器U5。电阻R7一端接外部风挡温度传感器电信号，电阻R7另一端接电阻R8一端和电容C2一端后接运算放大器U2反相输入脚和运算放大器U2同相输入脚后接电阻R9一端，电阻R9另一端接地，电阻R8另一端接电容C2另一端后接运算放大器U2输出脚后接差值放大器U4同相输入脚，电位计R13动片引脚和电位计R13一端定片引脚连接后接基准信号I1，电位计R13另一端定片引脚接电阻R10后接电阻R11一端和运算放大器U3反相输入脚，运算放大器U3同相输入脚接电阻R12后接地，运算放大器U3输出脚接电阻R11另一端后接差值放大器U4反相输入脚，差值放大器U4输出脚接比较器U5反相输入脚和斜坡发生电路输出端后接主控模块，比较器U5同相输入脚接基准信号I2，基准信号I2为与设定差值对应的电信号，基准信号I2也由供电模块提供，比较器U5输出脚接斜坡发生电路输入端。

电路工作原理如下：温度传感器将温度信号转换为电信号送至差值放大电路前端进行放大，基准信号I1也送至差值放大电路前端进行放大，放大后的两路信号再一同送入差值放大器进行差值放大，再将差值信号送至比较器与设定差值信号比较。当温差不大时，斜坡发生电路未被触发，差值放大电路输出受控于差值放大器，主控模块根据差值信号控制风挡正常加温；当温差较大时，斜坡发生电路被触发导通，斜坡发生电路输出端与差值放大器输出端连通，此时斜坡发生电路等效于一个电压源，差值放大器等效于一个电流源，因此差值放大电路输出端受控于斜坡发生电路，主控模块根据斜坡发生电路信号控制风挡缓慢加温，随着风挡加温温差减小，差值信号减小，斜坡发生电路被切断，此时差值放大电路输出又重新受控于差值放大器，风挡正常加温。

如图3所示，供电模块包括防浪涌电路，防浪涌电路包括电阻R14至R20，电容C3，二极管D2和D3，三极管Q1和Q2，MOS管Q3和Q4，开关电源输入端接电阻R14一端和MOS管Q3漏极，电阻R14另一端接MOS管Q3源极后分别接电容C3正极、电阻R15一端和三极管Q1发射极后接外部高压电源输入，MOS管Q3栅极接电容C3负极和电阻R15另一端后接电阻R16一端和二极管D2负极，二极管D2正极接电阻R17后接三极管Q1基极，三极管Q1集电极接电阻R18后接电阻R19一端和MOS管Q4栅极，开关电源输出端接电阻R20一端和三极管Q2发射极后接电阻R19另一端和MOS管Q4源极，电阻R20另一端接二极管D3负极后接电阻R21一端，二极管D3正极接地，电阻R21另一端接三极管Q2基极，三极管Q2集电极接电阻R16另一端，MOS管Q4漏极接输出。当开关电源未通电时，三极管Q1和Q2、MOS管Q3和Q4都处于截止状态，电容C3处于放电状态，当开关电源通电时，外部高压电源输入电流由电阻R14限流供给开关电源，开关电源输出电压开始升高，使三极管Q2导通对电容3充电，当C3两端电压达到MOS管Q3的门限电压时MOS管Q3导通，旁路了电阻R14，对外部高压电源输入提供了低阻抗通路，电容C3两端电压持续升高使得三极管Q1导通，为MOS管Q2提供偏压使其导通，电阻R15和R16使得MOS管Q1和Q2能够间隔缓慢地导通。至此，开关电源安全启动，与后续电路导通。上述电路通过MOS管Q3和Q4、电容C3使得开关电源通电稳定后与后续电路连通，从而有效消除了通电瞬间产生的浪涌电流对后续电路的影响，保证了后续电路的可靠稳定工作。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种航空风挡加温控制盒，包括供电模块、处理模块、主控模块和保护模块，其特征在于：所述处理模块包括缓温升控制电路，缓温升控制电路包括且斜坡发生电路和差值放大电路；所述斜坡发生电路包括电阻R1至R6，电位计R21，电容C1，二极管D1、D4至D8，MOS管Q5，三极管Q6，运算放大器U1，电阻R1一端接供电模块，电阻R1另一端接二极管D1负极和三极管Q6集电极后接二极管D4正极和电位计R21一端定片引脚，二极管D1正极和三极管Q6基极连接后接电阻R5一端和电阻R6一端，电阻R5另一端接主控模块，电阻R6另一端接三极管Q6发射极后接地，二极管D4负极接地，电位计R21另一端定片引脚接地，电位计R21动片引脚接电阻R2后接二极管D5正极和MOS管Q5源极后接电容C1一端和运算放大器U1反相输入脚，二极管D5负极接电阻R3一端后接二极管D6负极，电阻R3另一端接地，二极管D6正极接电容C1另一端和电阻R4一端后接运算放大器U1输出脚和输出端，电阻R4另一端接MOS管Q5漏极后接二极管D7正极和二极管D8负极，二极管D7负极接二极管D8正极后接地，MOS管Q5栅极接主控模块；所述差值放大电路包括电阻R7至R12，电位计R13，电容C2，运算放大器U2和U3，差值放大器U4，比较器U5，电阻R7一端接外部风挡温度传感器电信号，电阻R7另一端接电阻R8一端和电容C2一端后接运算放大器U2反相输入脚和运算放大器U2同相输入脚后接电阻R9一端，电阻R9另一端接地，电阻R8另一端接电容C2另一端后接运算放大器U2输出脚后接差值放大器U4同相输入脚，电位计R13动片引脚和电位计R13一端定片引脚连接后接基准信号I1，电位计R13另一端定片引脚接电阻R10后接电阻R11一端和运算放大器U3反相输入脚，运算放大器U3同相输入脚接电阻R12后接地，运算放大器U3输出脚接电阻R11另一端后接差值放大器U4反相输入脚，差值放大器U4输出脚接比较器U5反相输入脚和斜坡发生电路输出端后接主控模块，比较器U5同相输入脚接基准信号I2，比较器U5输出脚接斜坡发生电路输入端。

2.根据权利要求1所述的一种航空风挡加温控制盒，其特征在于：所述供电模块包括防浪涌电路，防浪涌电路包括电阻R14至R20，电容C3，二极管D2和D3，三极管Q1和Q2，MOS管Q3和Q4，开关电源输入端接电阻R14一端和MOS管Q3漏极，电阻R14另一端接MOS管Q3源极后分别接电容C3正极、电阻R15一端和三极管Q1发射极后接外部高压电源输入，MOS管Q3栅极接电容C3负极和电阻R15另一端后接电阻R16一端和二极管D2负极，二极管D2正极接电阻R17后接三极管Q1基极，三极管Q1集电极接电阻R18后接电阻R19一端和MOS管Q4栅极，开关电源输出端接电阻R20一端和三极管Q2发射极后接电阻R19另一端和MOS管Q4源极，电阻R20另一端接二极管D3负极后接电阻R21一端，二极管D3正极接地，电阻R21另一端接三极管Q2基极，三极管Q2集电极接电阻R16另一端，MOS管Q4漏极接输出。