CN212784806U - 一种火箭自保持供配电控制电路及电气设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种火箭自保持供配电控制电路及电气设备，供配电控制电路包括第一控制电路以及负载，第一控制电路包括断电信号处理模块、上电信号处理模块、供电自保持模块以及PMOS管驱动模块；上电信号处理模块用于外部上电信号的隔离与接收；断电信号处理模块用于完成外部断电控制信号的隔离与接收；PMOS管驱动模块用于完成PMOS管的通断控制，提供外部负载电流通路；供电自保持模块用于PMOS管导通后实现栅极源极电压自保持和器件闭合保持。本申请通过供电自保持模块，使得控制电路抗干扰能力强，即使上电信号被拉低也不会影响导通状态，实现了高抗干扰能力的火箭火箭供配电控制；同时用PMOS管代替了机械结构的电磁继电器，提高了环境适应性。

Description

一种火箭自保持供配电控制电路及电气设备

技术领域

本公开一般涉及火箭电气系统电源供配电控制领域，具体涉及一种火箭自保持供配电控制电路及电气设备。

背景技术

火箭上电源分为一次电源和二次电源；一次电源由其他的能源转变为电能，通常采用化学电源，如蓄电池和燃料电池；火箭常用的蓄电池有锌银电池、镉镍电池，蓄电池的结构简单、使用方便、可靠性好，和比能量较高，能够在短时间内提供较大的放电电流。

目前实现火箭电池一次电源供配电控制主要由两种形式：电磁继电气控制和MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)控制。

采用电磁继电气控制时，通过供配电控制设备发送控制信号至继电气的控制端，实现继电气触点位置状态改变，从而实现一次电源供配电通路的开关。该种方案存在两个主要缺点：1)电磁继电气内部存在机械结构，在火箭飞行严酷的振动、冲击环境中存在失效风险；2)为了实现供配电通路的开启保持，配电控制设备需保持控制信号拉高，带来了失效风险。

MOSFET是采用半导体开关器件实现供配电控制，供配电控制设备发送控制信号使栅源极电压大于开启电压，从而实现供配电通路开关。该方案存在一个风险，即供配电控制信号需要稳定保持，从而通路保持开通状态，对配电控制设备提出了高可靠性要求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种无需配电控制信号保持，可靠性强，飞行环境适应性强的一种火箭自保持供配电控制电路及电气设备。

本申请第一方面提供一种火箭自保持供配电控制电路，包括第一控制电路以及负载，所述第一控制电路包括断电信号处理模块、上电信号处理模块、供电自保持模块以及PMOS管驱动模块；

所述断电信号处理模块的信号输入端连接断电信号，用于对所述断电控制信号的隔离与接收；

所述上电信号处理模块的信号输入端连接上电信号，用于对所述上电控制信号的隔离与接收；

所述供电自保持模块包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第三光耦N3以及电压源U1；

所述电压源U1的正极与所述断电信号处理模块的电源输入端1脚以及第七电阻R7的一端连接，所述电压源U1的负极接地；

所述第七电阻R7的另一端与所述断电信号处理模块的输出端2脚以及第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端连接所述第三光耦N3的集电极；

所述第三光耦N3的发射极以及阴极接地；所述第三光耦N3的发射极连接所述上电信号处理模块的输出端4脚，所述第三光耦N3的集电极连接所述上电信号处理模块的电源输入端3脚；

所述PMOS管驱动模块包括：第一稳压管Z1、PMOS管Q1以及第五电阻R5；所述第一稳压管Z1与所述第七电阻R7并联；所述PMOS管的栅极与所述第一稳压管Z1的正极连接，所述PMOS管的源极与所述第一稳压管Z1的负极连接，所述PMOS管的漏极与所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第三光耦N3的阳极连接；

所述负载的一端与所述PMOS管的漏极连接，所述负载的另一端接地。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述断电信号处理模块包括：第二电阻R2以及第一光耦N1；所述第二电阻R2的一端连接断电信号，所述第二电阻R2的另一端与所述光耦N1的阳级连接，所述第一光耦N1的阴极接地；所述第一光耦N1的集电极作为所述断电信号处理模块的电源输入端1脚；所述第一光耦N1的发射极作为所述断电信号处理模块的输出端2脚。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一光耦N1的原边并联有第一电阻R1以及第一电容C1。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述上电信号处理模块包括：第四电阻R4以及第二光耦N2；所述第四电阻R4的一端连接上电信号，所述第四电阻R4的另一端与所述光耦N2的阳极连接，所述第二光耦N2的阴极接地；所述第二光耦N2的集电极作为所述上电信号处理模块的电源输入端3脚；所述第二光耦N2的发射极作为所述上电信号处理模块的输出端4脚；

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第三光耦N2的原边并联有第六电阻R3以及第三电容C2。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第三光耦N3的原边并联有第六电阻R6以及第三电容C3。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述PMOS管Q1的栅极与源极间连接有第四电容C4。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一控制电路有两个，两个所述第一控制电路的PMOS管Q1的漏极相连。

本申请第二方面提供一种火箭自保持供配电电气设备，包括如上述任意一项所述的配电控制电路。

本申请的优点在于：

上电开启过程：所述断电信号保持低电平的条件下，外部上电信号通过上电信号处理模块，使得所述上电信号处理模块的电源输入端3脚与输出端4脚导通，电压源U1输入电压经过第七电阻R7、第八电阻R8、电源输入端3脚以及输出端4脚后接地，此时所述第七电阻R7两端电压使得所述PMOS管Q1栅极源极间电压大于开启电压，所述PMOS管Q1导通，输入电压流过负载。

断电过程：所述断电信号通过断电信号处理模块输出，使得所述断电信号处理模块的电源输入端1脚与输出端2脚导通，进而使得所述第七电阻R7被短路，此时PMOS管Q1栅极源极电压小于开启电压，PMOS管Q1截止，使得输入电压不流过负载；

自保持过程：上电开启时，由于所述电压源U1输入电压流过PMOS管P1，第五电阻R5，经过第三光耦N3原边，使得所述第三光耦N3的副边开启，从而第七电阻R7两端电压得以保持，此时拉低上电信号也不会影响PMOS管Q1的导通状态；

与现有技术相比，本申请通过供电自保持模块，使得控制电路抗干扰能力强，即使上电信号被拉低也不会影响PMOS管Q1的导通状态，实现高抗干扰能力的火箭火箭供配电控制；同时，通过第三光耦N3实现了控制信号的隔离和滤波；用PMOS管代替了机械结构的电磁继电器，提高了环境适应性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请一种火箭自保持供配电控制电路的电路图；

图2为将两个所述供配电控制电路进行并联冗余设计的电路图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参考图1为本申请提供的一种火箭自保持供配电控制电路的电路图，包括第一控制电路以及负载，所述第一控制电路包括断电信号处理模块、上电信号处理模块、供电自保持模块以及PMOS管驱动模块；

所述断电信号处理模块的信号输入端连接断电信号，用于对所述断电控制信号的隔离与接收；所述断电信号处理模块还具有电源输入端1脚以及输出端2脚；

所述上电信号处理模块的信号输入端连接上电信号，用于对所述上电控制信号的隔离与接收；所述上电信号处理模块还具有电源输入端3脚以及输出端4脚；

所述供电自保持模块包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第三光耦N3以及电压源U1；

所述电压源U1的正极与所述断电信号处理模块的电源输入端1脚以及第七电阻R7的一端连接，所述电压源U1的负极接地；

所述第七电阻R7的另一端与所述断电信号处理模块的输出端2脚以及第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端连接所述第三光耦N3的集电极；

所述第三光耦N3的发射极以及阴极接地；所述第三光耦N3的发射极连接所述上电信号处理模块的输出端4脚，所述第三光耦N3的集电极连接所述上电信号处理模块的电源输入端3脚；

所述PMOS管驱动模块包括：第一稳压管Z1、PMOS管Q1以及第五电阻R5；所述第一稳压管Z1与所述第七电阻R7并联；所述PMOS管的栅极与所述第一稳压管Z1的正极连接，所述PMOS管的源极与所述第一稳压管Z1的负极连接，所述PMOS管的漏极与所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第三光耦N3的阳极连接；

所述负载的一端与所述PMOS管的漏极连接，所述负载的另一端接地。

工作原理：所述上电信号处理模块用于外部上电信号的隔离与接收；所述断电信号处理模块用于完成外部断电控制信号的隔离与接收；所述PMOS管驱动模块用于完成PMOS管的通断控制，提供外部负载电流通路；所述供电自保持模块用于上电完成PMOS管导通后实现栅极源极电压自保持和器件闭合保持。

上电开启过程：所述断电信号保持低电平的条件下，外部上电信号通过上电信号处理模块，使得所述上电信号处理模块的电源输入端3脚与输出端4脚导通，本领域其他工作人员可以知道的是，其导通方式可通过所述上电信号处理模块内的光耦或三极管实现；所述电压源U1输入电压经过第七电阻R7、第八电阻R8、电源输入端3脚以及输出端4脚后接地，此时所述第七电阻R7两端电压使得所述PMOS管Q1栅极源极间电压大于开启电压，所述PMOS管Q1导通，完成上电过程；

断电过程：所述断电信号通过断电信号处理模块输出，使得所述断电信号处理模块的电源输入端1脚与输出端2脚导通，其导通方式可通过所述断电信号处理模块内的光耦或三极管实现，此时所述第七电阻两端电压相等均为所述电压源U1的输入电压，使得所述第七电阻R7被短路，此时PMOS管Q1栅极源极电压小于开启电压，PMOS管Q1截止，完成断电过程；

自保持过程：上电开启时，由于所述电压源U1输入电压流过PMOS管P1，第五电阻R5，经过第三光耦N3原边，使得所述第三光耦N3的副边开启，从而第七电阻R7两端电压得以保持，此时拉低上电信号也不会影响PMOS管Q1的导通状态；

优选的，所述断电信号以及上电信号电压可以为28V，同时所述电压源U1的输入电压为28V。

优选的，所述PMOS管型号可采用NVMFS5A160PLZWFT1G型PMOS管；所述第三光耦N3可采用VOMA617A型光耦隔离器。

本申请的优点在于：与现有技术相比，本申请通过供电自保持模块，使得控制电路抗干扰能力强，即使上电信号被拉低也不会影响PMOS管Q1的导通状态，实现高抗干扰能力的火箭火箭供配电控制；同时，通过第三光耦N3实现了控制信号的隔离和滤波；用PMOS管代替了机械结构的电磁继电器，提高了环境适应性。

其中，在所述断电信号处理模块的优选实施方式中，所述断电信号处理模块包括：第二电阻R2以及第一光耦N1；所述第二电阻R2的一端连接断电信号，所述第二电阻R2的另一端与所述光耦N1的阳级连接，所述第一光耦N1的阴极接地；所述第一光耦N1的集电极作为所述断电信号处理模块的电源输入端1脚；所述第一光耦N1的发射极作为所述断电信号处理模块的输出端2脚。

优选的，所述第一光耦N1可采用VOMA617A型光耦隔离器。

工作原理：所述断电信号通过第二电阻R2以及第一光耦N1原边，开启第一光耦N1的副边，使得所述第七电阻R7两端电压相等，第七电阻R7被短路，此时PMOS管Q1栅极源极电压小于开启电压，PMOS管Q1截止，完成断电过程；通过采用光耦隔离的方式，使得抗外界干扰性强。

其中，在所述第一光耦N1的优选实施方式中，所述第一光耦N1的原边并联有第一电阻R1以及第一电容C1。

通过在所述第一光耦N1的原边并联第一电阻R1以及第一电容C1，可防止所述第一光耦N1原边过压，同时可以防止所述第一光耦N1内的发光二极管过流。

其中，在所述上电信号处理模块的优选实施方式中，所述上电信号处理模块包括：第四电阻R4以及第二光耦N2；所述第四电阻R4的一端连接上电信号，所述第四电阻R4的另一端与所述光耦N2的阳极连接，所述第二光耦N2的阴极接地；所述第二光耦N2的集电极作为所述上电信号处理模块的电源输入端3脚；所述第二光耦N2的发射极作为所述上电信号处理模块的输出端4脚；

优选的，所述第二光耦N2可采用VOMA617A型光耦隔离器。

工作原理：所述断电信号保持低电平的条件下，外部上电信号通过所述第四电阻R4以及第二光耦N2的原边，开启第二光耦N2的副边，电压源U1输入电压经过第七电阻R7、第八电阻R8以及光耦N2的副边后接地，第七电阻R7两端电压使得所述PMOS管Q1栅极源极电压大于开启电压，所述PMOS管Q1导通，完成上电过程；通过采用光耦隔离的方式，使得抗外界干扰性强。

其中，在所述第二光耦N2的优选实施方式中，所述第二光耦N2的原边并联有第三电阻R3以及第二电容C2。

通过在所述第二光耦N2的原边并联第三电阻R3以及第二电容C2，可防止所述第二光耦N2原边过压，同时可以防止所述第二光耦N2内的发光二极管过流。

其中，在所述第三光耦N3的优选实施方式中，所述第三光耦N3的原边并联有第六电阻R6以及第三电容C3。

通过在所述第三光耦N3的原边并联第六电阻R6以及第三电容C3，可防止所述第三光耦N3原边过压，同时可以防止所述第三光耦N3内的发光二极管过流。

其中，在所述PMOS管Q1的优选实施方式中，所述PMOS管Q1的栅极与源极间连接有第四电容C4。

考虑到上电瞬间带来PMOS管误触发的风险，在PMOS管栅源极之间设置1μF第四电容C4，可用于吸收干扰电流。

其中，在所述第一控制电路的优选实施方式中，所述第一控制电路有两个，两个所述第一控制电路的PMOS管Q1的漏极相连。

如图2所示，通过两个第一控制电路并将两个所述第一控制电路的PMOS管Q1相连，采用控制信号并联冗余设计，提高了配电控制电路的可靠性。

实施例2

本申请第二方面提供一种火箭自保持供配电电气设备，包括如上述任意一项所述的配电控制电路，使得所述供配电电气设备抗干扰能力强，具有上电自保持功能，实现了高抗干扰能力的火箭火箭供配电控制，同时也实现了控制信号的隔离和滤波，提高了环境适应性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：包括第一控制电路以及负载，所述第一控制电路包括断电信号处理模块、上电信号处理模块、供电自保持模块以及PMOS管驱动模块；

所述断电信号处理模块的信号输入端连接断电信号，用于对所述断电控制信号的隔离与接收；所述上电信号处理模块的信号输入端连接上电信号，用于对所述上电信号的隔离与接收；

所述供电自保持模块包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第三光耦N3以及电压源U1；

所述电压源U1的正极与所述断电信号处理模块的电源输入端1脚以及第七电阻R7的一端连接，所述电压源U1的负极接地；

所述第七电阻R7的另一端与所述断电信号处理模块的输出端2脚以及第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端连接所述第三光耦N3的集电极；

所述第三光耦N3的发射极以及阴极接地；所述第三光耦N3的发射极连接所述上电信号处理模块的输出端4脚，所述第三光耦N3的集电极连接所述上电信号处理模块的电源输入端3脚；

所述PMOS管驱动模块包括：第一稳压管Z1、PMOS管Q1以及第五电阻R5；

所述第一稳压管Z1与所述第七电阻R7并联；所述PMOS管的栅极与所述第一稳压管Z1的正极连接，所述PMOS管的源极与所述第一稳压管Z1的负极连接，所述PMOS管的漏极与所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第三光耦N3的阳极连接；

所述负载的一端与所述PMOS管的漏极连接，所述负载的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：所述断电信号处理模块包括：第二电阻R2以及第一光耦N1；所述第二电阻R2的一端连接断电信号，所述第二电阻R2的另一端与所述光耦N1的阳级连接，所述第一光耦N1的阴极接地；所述第一光耦N1的集电极作为所述断电信号处理模块的电源输入端1脚；所述第一光耦N1的发射极作为所述断电信号处理模块的输出端2脚。

3.根据权利要求2所述的火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：所述第一光耦N1的原边并联有第一电阻R1以及第一电容C1。

4.根据权利要求1所述的火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：所述上电信号处理模块包括：第四电阻R4以及第二光耦N2；所述第四电阻R4的一端连接上电信号，所述第四电阻R4的另一端与所述光耦N2的阳极连接，所述第二光耦N2的阴极接地；所述第二光耦N2的集电极作为所述上电信号处理模块的电源输入端3脚；所述第二光耦N2的发射极作为所述上电信号处理模块的输出端4脚。

5.根据权利要求4所述的火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：所述第二光耦N2的原边并联有第三电阻R3以及第二电容C2。

6.根据权利要求1所述的一种火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：所述第三光耦N3的原边并联有第六电阻R6以及第三电容C3。

7.根据权利要求1所述的火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：所述PMOS管Q1的栅极与源极间连接有第四电容C4。

8.根据权利要求1-7任意一所述的火箭自保持供配电控制电路，其特征在于：所述第一控制电路有两个，两个所述第一控制电路的PMOS管Q1的漏极相连。

9.一种火箭自保持供配电电气设备，其特征在于：包括如权利要求1-8任意一项所述的火箭自保持供配电控制电路。

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