一种可控可调的空间计算机指令电源限流保护电路的制作方法

本发明涉及空间飞行器指令电源限流保护电路，具体为一种可控可调的空间计算机指令电源限流保护电路。

背景技术：

目前空间飞行器指令电源普遍采用+30v供电，指令电源进入空间计算机后，在各个负载的前端通过电阻进行限流，并且指令电源链路上长期为+30v电压。通常空间飞行器指令电源供电能力比较强，输出电流能力远大于指令负载驱动电路耐受电流能力。在负载发生短路或异常情况下，有可能将指令驱动电路击穿烧毁，导致指令电源在故障模式下输出大电流，拉低指令电源电压，致使整个空间飞行器所有指令均不能正常工作，直接危害空间飞行器的安全。并且指令电源空闲状态下长期给负载加电，会有可能因为其他原因导致误指令发出。在公开的发明专利(申请号：us5672918a)中，是针对供电母线过流保护电路，通过逻辑信号使能dcdc模块禁止端方式保护。该保护方式在过流模式下直接关断供电输出，使设备不能正常工作。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种可控可调的空间计算机指令电源限流保护电路，结构简单，设计合理，能够对空间计算机指令电源实现过流保护功能，安全可靠，稳定性高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种可控可调的空间计算机指令电源限流保护电路，包括输出电流调节电路、指令过流信号采样电路、指令电源使能控制电路、指令过流信号输出电路和中央处理器，以及依次连接的电流采样电路、指令电源电子开关和指令电源输出电路；指令电源输出电路给指令驱动电路供电；

所述电流采样电路和输出电流调节电路的输入端分别连接空间计算机的指令电源输入；电流采样电路的电压输出端与输出电流调节电路的控制端连接，电流采样电路的输出端还依次经指令过流信号采样电路和指令过流信号输出电路连接中央处理器的采集端；

所述中央处理器的输出端经发出的指令电源使能信号连接指令电源使能控制电路的驱动端，指令电源使能控制电路的输出端连接指令电源电子开关的控制端。

所述输出电流调节电路的输出端连接指令电源电子开关的电压控制端；当未发生指令电流电源过流时，输出电流调节电路关断；当发生指令电源过流时，空间计算机的指令电源输入电流经电流采样电路，通过电流采样电路转化为电压值，控制输出电流调节电路根据电流的大小来自主调节指令电源电子开关的开启电压。

优选的，所述的电流采用电路包括二极管v3，以及电阻r1；电阻r1一端分别连接二极管v3的正极和电源电子开关中pmos管v2的s端；电阻r1的另一端接入空间计算机的指令电源输入。

优选的，所述的输出电流调节电路包括三极管v5和电阻r8；三极管v5的发射极接入空间计算机的指令电源输入，基极连接电阻r8的一端，集电极经电阻r7连接pmos管v2的g端；r8的另一端连接二极管v3的负极，且经电阻r13接地。

优选的，所述的指令过流信号采样电路包括电阻r3，三极管v4，二极管v6和二极管v7；电阻r3的一端连接pmos管v2的s端，另一端分别连接三极管v4的基极、以及依次负向连接的二极管v6和二极管v7；二极管v7的正极连接三极管v5的集极；三极管v4的发射极连接pmos管v2的s端，集电极连接指令过流信号输出电路输入端。

优选的，指令过流信号输出电路包括电阻r11、电阻r12、电阻r15和电阻r17，以及电容c2、三极管v9和反向器；电阻r11的一端连接指令过流信号输出电路的输入端，另一端分别连接电阻r15的一端且经连接的电阻r17后接地；电阻r15的另一端分别连接三极管v9的基极且经电容c2后接地；三极管v9的发射极接地，基极分别连接反相器的输入端和电阻r12的一端，电阻r12的另一端连接电源vcc；反相器的输出端连接中央处理器的采集端。

优选的，所述的指令电源输出电路包括正向连接在电源电子开关中pmos管v2的d端二极管v1，以及分别连接在二极管v1正极和负极的电容c1和电阻r6，电容c1和电阻r6的另一端均接地；电容c1并联有电阻r4。

优选的，所述的指令电源使能控制电路包括电阻r10、电阻r14和电阻r16，以及三极管v8；电阻r10的一端经电阻r7连接pmos管v2的g端，另一端连接三极管v8的集电极；电阻r14的一端连接指令电源使能信号，另一端连接三极管v8的基极；电阻r16的一端连接指令电源使能信号，另一端连接三极管v8的发射极且接地。

优选的，在中央处理器发送指令电源使能信号同时，开始扫描指令过流信号输出电路的脉冲变化；

如果有脉冲电平变化，则表明无过流发生；

如无脉冲变化，仅为恒定低电平信号，则表明指令电源有过流发生；中央处理器会记录过流次数，并且通过中央处理器定位发生过流故障的指令通道。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过过流时启动输出电流调节电路对指令电源电子开关的开启电压进行调节，从而实现了对空间计算机指令电源过流保护功能。在指令负载发生故障或短路时，能够将指令电源输出电流限制在安全范围内，既能保证指令电源正常输出，又不烧毁指令电源链路相关的器件。由于指令电源的打开和关断均受中央处理器控制，在无指令发出时指令电源无电压输出，保证空闲状态时无误指令发出。通过调节电流采样电路，可以对过流保护点进行设置，适应不同空间计算机负载需要。在过流因素消除后，电流采样电路上采集电压变小，使指令电源电子开关自主恢复正常的开启关断，不影响空间计算机的功能和性能。从而使得本发明，能够在确保空间飞行器指令负载短路情况下，不烧毁驱动电路；能够在负载短路时不会拉低、关断空间飞行器指令电源供电，影响整个飞行器的指令安全；能够在负载故障解除后自主恢复正常供电；能够让指令供电与指令信号同步发出，避免指令电源长时间加电，防止空闲状态下误指令发出，保证空间飞行器指令供电链路安全。

附图说明

图1为本发明实例中所述限流保护电路的结构原理框图。

图2为本发明实例中所述限流保护电路的结构原理电路图。

图中，指令电源输入1、电流采用电路2、指令电源电子开关3、指令电源输出电路4、输出电流调节电路5、指令过流信号采样电路6、指令电源使能信号7、指令电源使能控制电路8、指令过流信号输出电路9、中央处理器10。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，在中央处理器10给指令驱动电路11发送指令发出命令同时，发出指令电源使能信号7，电源使能信号7驱动指令电源使能控制电路8，打开指令电源电子开关3，使指令电源输出电路4给指令驱动电路11供电。

在中央处理器10发送指令电源使能信号7同时，开始扫描指令过流信号输出电路9的脉冲变化。如无脉冲变化，仅为恒定低电平信号，则表明指令电源有过流发生。如果有脉冲电平变化，则表明无过流发生。中央处理器10会记录过流次数，并且通过中央处理器10定位发生过流故障的指令通道。

在发生指令电源过流时，空间计算机的指令电源输入1流经电流采样电路2，通过电流采样电路2转化为电压值，控制输出电流调节电路5。根据电流的大小来自主调节指令电源电子开关3的开启电压。电流i经过电阻r1，电阻两端的电压值为i*r1，1n5819二极管压降为0.3v。在i*r1+0.3v小于0.7v时，三极管v5未导通，电子开关v2的ugs电压为-10v，电子开关输出电流为i。当i*r1+0.3v大于0.7v时，随着i增大，流经电阻r8电流ib增大，三极管v5工作状态逐渐向饱和区转移，三极管v5的uce压降降低。随着uce电压降低，电子开关2的ugs电压值减小，利用电子开关开启电压与输出电流线性关系，开启电压越低，输出电流能力越小，当ugs电压值低于开启电压2v时，彻底关断电子开关v2的电流输出。通过调节配置电流采样电路2阻值大小，使在发生短路故障时通过指令电源电子开关3的电流不会烧毁下一级指令驱动电路11。如果过流因素消除后，电流采样电路2上采集电压变小，使指令电源电子开关自主恢复正常的开启关断，不影响空间计算机的功能和性能。

本发明实施例提供了针对某型号卫星平台产品计算机一种可控制可调节自恢复带计数功能的指令电源限流保护电路。该电路嵌入在该平台计算机指令发送模块内。电路原理如图2所示，该电路包括指令电源输入1、电流采用电路2、指令电源电子开关3、指令电源输出电路4、输出电流调节电路5、指令过流信号采样电路6、指令电源使能信号7、指令电源使能控制电路8、指令过流信号输出电路9及中央处理器10。

其中，所述的电流采用电路2包括二极管v3，以及电阻r1；电阻r1一端分别连接二极管v3的正极和电源电子开关3中pmos管v2的s端；电阻r1的另一端接入空间计算机的指令电源输入1。

所述的输出电流调节电路5包括三极管v5和电阻r8；三极管v5的发射极接入空间计算机的指令电源输入1，基极连接电阻r8的一端，集电极经电阻r7连接pmos管v2的g端；r8的另一端连接二极管v3的负极，且经电阻r13接地。指令过流信号采样电路6包括电阻r3，三极管v4，二极管v6和二极管v7；电阻r3的一端连接pmos管v2的s端，另一端分别连接三极管v4的基极、以及依次负向连接的二极管v6和二极管v7；二极管v7的正极连接三极管v5的集电极；三极管v4的发射极连接pmos管v2的s端，集电极连接指令过流信号输出电路9输入端。

指令过流信号输出电路9包括电阻r11、电阻r12、电阻r15和电阻r17，以及电容c2、三极管v9和反向器；电阻r11的一端连接指令过流信号输出电路9的输入端，另一端分别连接电阻r15的一端且经连接的电阻r17后接地；电阻r15的另一端分别连接三极管v9的基极且经电容c2后接地；三极管v9的发射极接地，基极分别连接反相器的输入端和电阻r12的一端，电阻r12的另一端连接电源vcc；反相器的输出端连接中央处理器的采集端。

所述的指令电源输出电路4包括正向连接在电源电子开关3中pmos管v2的d端二极管v1，以及分别连接在二极管v1正极和负极的电容c1和电阻r6，电容c1和电阻r6的另一端均接地；电容c1并联有电阻r4。

所述的指令电源使能控制电路8包括电阻r10、电阻r14和电阻r16，以及三极管v8；电阻r10的一端经电阻r7连接pmos管v2的g端，另一端连接三极管v8的集电极；电阻r14的一端连接指令电源使能信号7，另一端连接三极管v8的基极；电阻r16的一端连接指令电源使能信号7，另一端连接三极管v8的发射极且接地。

使用时，空间计算机指令电源输入1流经电流采样电路2中的电阻。在中央处理器10发送指令命令同时，发出指令电源使能信号7，电源使能信号7驱动指令电源使能控制电路8，使三极管v8导通，打开指令电源电子开关3中的pmos管2n7389，使指令电源输出电路4给后级指令驱动的负载供电。在中央处理器10发送指令电源使能信号同时，开始扫描指令过流信号输出电路9的脉冲变化。如无脉冲变化，仅为恒定电平信号，则表明指令电源有过流发生。如果有脉冲电平变化，则表明无过流发生。本发明带过流计数功能，通过中央处理器10可以定位发生过流故障的指令通道；中央处理器10会记录过流次数，并且通过中央处理器10定位发生过流故障的指令通道。在发生指令电源过流时，通过电流采样电路2中的电阻将电流转化为电压值，电流i经过电阻r1，电阻两端的电压值为i*r1，1n5819二极管压降为0.3v。在i*r1+0.3v小于0.7v时，三极管v5未导通，电子开关v2的ugs电压为-10v，电子开关输出电流为i。当i*r1+0.3v大于0.7v时，随着i增大，流经电阻r8电流ib增大，三极管v5工作状态逐渐向饱和区转移，三极管v5的uce压降降低。随着uce电压降低，电子开关2的ugs电压值减小，利用电子开关开启电压与输出电流线性关系，开启电压越低，输出电流能力越小，当ugs电压值低于开启电压2v时，彻底关断电子开关v2的电流输出。通过调节配置电流采样电路2中电阻r1的阻值大小，使在发生短路故障时通过指令电源电子开关的电流不会烧毁下一级指令驱动电路。如果过流因素消除后，电流采样电路2上采集电压变小，i*r1+0.3v小于0.7v，输出电流调节电路5中的三极管v5关断，使指令电源电子开关自主恢复正常的开启关断，不影响空间计算机的功能和性能。

本发明所举的具体实施例仅是对此发明精神的诠释，本发明技术领域的技术人员可以对描述的具体实施例进行修改或类似的方法替代，并不偏离本发明的精神。