基于静态补偿的空间电源控制器功率正线端电流采样电路的制作方法

本发明涉及空间电源技术领域，特别是涉及一种基于静态补偿的空间电源控制器功率正线端电流采样电路。

背景技术：

电流采样电路是空间电源控制器中应用最为广泛的电路。目前全调节母线电源控制器普便采用电导控制，电流采样电路的输出性能决定着BCR、BDR电路对母线的调节特性的优劣。受到空间元器件的使用的限制，为了满足电源控制器功率要求，需要多个功率调节模块进行并联工作，要求使用位于功率正线的电流采样电路才可满足电源控制器的设计要求。而对于运放加低端电阻的电路形式是不能满足设计要求。

电流采样输出性能的优劣与其采用的电路形式密切相关，往往是输出特性好的电路形式复杂，可靠性低；而简单的电路不能满足BCR/BDR的控制要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于静态补偿的空间电源控制器功率正线端电流采样电路。该基于静态补偿的空间电源控制器功率正线端电流采样电路主要目的是解决功率线正端电流采样电路输出特性与电路复杂度两者之间的矛盾问题，使其在满足带宽、输出精度及电平的前提下，使电路更为简捷，可靠，以满足空间电源控制器的需求。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于静态补偿的空间电源控制器功率正线端电流采样电路，至少包括：

与电源正极连接的电流采样电阻；

电流采样电路；所述电流采样电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一PNP型三极管、第二PNP型三极管、以及第三PNP型三极管；

以及偏置电路；所述偏置电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、以及稳压二极管；

其中：电源负极依次通过第七电阻、稳压二极管与电源正极连接；电源负极依次通过第七电阻、第三电阻与第一PNP型三极管的基极和集电极电连接；电源负极依次通过第六电阻、第四电阻与第二PNP型三极管的集电极电连接；电源负极依次通过第六电阻、稳压二极管与电源正极连接；第一PNP型三极管的基极和第二PNP型三极管的基极电连接；第一PNP型三极管的发射极分别通过第一电阻、第八电阻与电源正极电连接；第二PNP型三极管的发射极依次通过第二电阻、电流采样电阻与电源正极电连接；第二PNP型三极管的发射极依次通过第九电阻、稳压二极管与电源正极电连接；电源负极通过第五电阻与第三PNP型三极管的集电极电连接；第二PNP型三极管的集电极与第三PNP型三极管的基极电连接；第三PNP型三极管的发射极通过第八电阻与电源正极电连接。

作为优选，本发明还采用了如下的附加技术特征：

进一步：所述第一电阻与第二电阻相同；第三电阻与第四电阻相同；第八电阻与第九电阻相同。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明为解决背景技术中只能处理功率地端的电流信号，不满足多模块并联功率回线低阻接地的场合，以适应的空间电源控制器BCR、BDR的应用。该技术方案采用功率正端的电流采样电路形式，通过设计适宜的电路形式和器件，解决了高模信号小信号的采集及输出特性与电路复杂度两者之间的技术问题，通过选择合理的电路形式及补偿，使采样电路的输出精度、电平及带宽满足电源控制器BDR/BCR的控制要求。

附图说明：

图1为传统电路的输出曲线图；

图2为采用本专利电路的输出曲线图；

图3为本专利优选实施例的电路原理图；

图4为本专利优选实施例的电路图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图4，一种基于静态补偿的空间电源控制器功率正线端电流采样电路，包括：与电源正极连接的电流采样电阻R_SHUNT；

电流采样电路；所述电流采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一PNP型三极管Q1a、第二PNP型三极管Q1b、以及第三PNP型三极管Q2；

以及偏置电路；所述偏置电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、以及稳压二极管VD1；

其中：电源负极依次通过第七电阻R7、稳压二极管VD1与电源正极连接；电源负极依次通过第七电阻R7、第三电阻R3与第一PNP型三极管Q1a的基极和集电极电连接；电源负极依次通过第六电阻R6、第四电阻R4与第二PNP型三极管Q1b的集电极电连接；电源负极依次通过第六电阻R6、稳压二极管VD1与电源正极连接；第一PNP型三极管Q1a的基极和第二PNP型三极管Q1b的基极电连接；第一PNP型三极管Q1a的发射极分别通过第一电阻R1、第八电阻R8与电源正极电连接；第二PNP型三极管Q1b的发射极依次通过第二电阻R2、电流采样电阻R_SHUNT与电源正极电连接；第二PNP型三极管Q1b的发射极依次通过第九电阻、稳压二极管VD1与电源正极电连接；电源负极通过第五电阻与第三PNP型三极管Q2的集电极电连接；第二PNP型三极管Q1b的集电极与第三PNP型三极管Q2的基极电连接；第三PNP型三极管Q2的发射极通过第八电阻R8与电源正极电连接。

上述优选实施例中的电路采用电流镜的形式，同时为了保证在小电流状态下的电流采样精度，电路增加了零电流偏置补偿，确保了电流从零到满量程的整个输出的线性度。电路的输出与电流的关系如下:

V_out＝ki+b…………………………………………………(1)

$k=\frac{R_{shunt}\·R5}{R1}\mathrm{...}\left(2\right)$

$b=\frac{VD1\·R5}{R8}\mathrm{...}\left(3\right)$

其中：Vout为输出电压；K为变换公式的斜率；i为实际信号；b为变换公式的截距；

实际应用中要求R1与R2要匹配相同，R3与R4要匹配相同，R8与R9要匹配相同，该专利电路解决了传统功率正端采样电路在小电流输出线性度失真的问题，使系统输出在保证高的带宽下，其输出精度高，电路简洁，同时电路不需要额外的供电电源。适应于高可靠、长寿命、免维护的特殊场合的需求：

所述第一电阻与第二电阻相同；第三电阻与第四电阻相同；第八电阻与第九电阻相同。

本优选实施例中的电源控制器采用模块化设计，功率调节模块(以下简称BCDR)的数量取决于卫星的功率需求，每个BCDR模块的输入、输出调节功率固定，其输入、输出功率根据其输入控制信号进行自动追踪。集中控制电路(以下简称MEA)根据功率输出端的功率变化产生控制信号，用于控制BCDR的调节功率。每个BCDR模块的功率就是根据MEA的信号进行调节其输入、输出电流，以达到功率调节的功能。本技术要求所采用的电流镜采样电路由7个普通电阻、1个采样电阻、1只稳压二极管、1只PNP三极管和1只PNP三极管对构成。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。