一种用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统的制作方法

本发明属于供配电系统领域，具体为一种用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统。

背景技术：

目前，随着多电飞机与全电飞机概念的提出，飞机供配电方式由传统的常规式或遥控式供配电系统向小型化自动供配电系统发展。如图1所示为电源管理系统基本功能框图，电源管理系统作为电源和负载间的连接纽带，既肩负着作为配电管理的功能，同时也兼具异常情况下的电压、电流保护和逻辑控制功能，随着配电负荷用电需求增加，负荷功率已超过电源提供功率，源荷失配情况发生，将极大影响系统稳定性和可靠性。

电源管理系统具备过压、欠压、过流等保护功能，但面对源荷失配情况下的保护和复位控制仍比较欠缺。在实际应用中，电源管理系统常采用mosfet作为开关器件，当供电电源无法满足负荷功率需求的情况发生时，电源输出电压降低，电源管理系统实时监测输入电压、待达到欠压保护点、触发输入电压欠压保护同时电源管理系统关断mosfet，此时由于电源输出空载，输出电压恢复，而电源管理系统重新监测到电压恢复正常，系统无故障情况下重新开通mosfet，负载重新恢复供电。如图2所示为mosfet开关过程损耗示意图，在tr和tf时间范围内，mosfet损耗为电压和电流的乘积的一半，在反复投切mosfet过程中，开关器件损耗大，损坏风险增加，导致系统稳定性和可靠性降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统，包括电源管理芯片ltc4364、定时器555、三极管、电阻r1和电容c2；

定时器555的8脚分别与电源和电阻r1的一端相连接，电阻r1的另一端分别与定时器555的6脚、7脚及电容c2的一端相连接，电容c2的另一端接定时器555的1脚；

定时器555的4脚与电源相连接，定时器555的2脚与电压输入端相连接；定时器555的5脚悬空；

定时器555的3脚与三极管的g级相连，三极管的d级分别与电源和电源管理芯片ltc4364的8脚相连，三极管的s级接地。

进一步的，定时器555的2脚与电压输入端之间设有分压滤波电路。

进一步的，所述分压滤波电路包括电阻r2、电阻r3和电容c3；电压输入端通过电阻r2与r3分压后连接到定时器555的2脚，定时器555的2脚同时下拉电容c3到地。

进一步的，定时器555的4脚还接有电容c1，电容c1的另一端接地。

进一步的，定时器555的1脚还接地。

进一步的，三极管的d级与电源之间设有电阻r4。

进一步的，电源管理芯片ltc4364的8脚还与电容c4的一端相连接，电容c4的另一端接地。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统，当调节电源管理系统输出负荷功率，使其超过电源最大输出功率时，电源管理系统可通过输入电压欠压保护进行源荷失配保护，同时，通过输入电压欠压保护延时复位，保证开关器件平均损耗降低，从而提高电源管理系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为电源管理系统基本功能框图；

图2为mosfet开关过程损耗示意图；

图3电源管理系统mosfet一个运行周期损耗示意图；

图4为电源管理芯片ltc4364器件功能框图；

图5为电源管理芯片ltc4364典型应用框图；

图6为本发明的用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统图；

图7为本发明的用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统在源荷失配下输入电压欠压保护和复位试验结果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图3，图3电源管理系统mosfet一个运行周期损耗示意图；mosfet的平均损耗为(p1×t1+p2×t2+p3×t3)/(t1+t2+t3+t4)，当上述“源荷失配”情况发生时，电源管理系统通过延长配电开关mosfet的反复开通和关断循坏时间t4，保证mosfet的“冷却周期”，避免其因为热失效击穿损毁，从而提高电源管理系统的稳定性和可靠性。

参见图4，图4为电源管理芯片ltc4364器件功能框图；电源管理芯片ltc4364具备过压、欠压、过流等保护功能，其内部包含输入欠压比较器，通过uv引脚(3脚)与外部相连，可以检测诸如低电池电量等输入欠压情况。

当uv引脚上的电压低于其1.25v门限值时，电源管理芯片ltc4364会利用一个1ma的电流使hgate引脚电压被拉至低电平来断开配电开关；当uv引脚电压升高至高于(uv门限+uv迟滞，uv迟滞典型值为50mv)时，内部电荷泵会上拉hgate引脚电压闭合配电开关，该过程无需经历一个定时器周期。

参见图5，图5为电源管理芯片ltc4364典型应用框图；当输入电源提供功率无法满足负载所需时，电源输入电压降低，电源管理系统实时监测输入电压，当uv电压低于uv门限时，电源管理系统切断配电开关，供电设备与负载断开；此时由于电源输出空载，输出电压恢复，而电源管理系统重新监测到电压恢复正常，当uv输入大于内部阈值后，系统无故障情况下重新闭合供电回路，负载重新恢复供电。在上述“源荷”情况发生时，mosfet导通和关断状态之间重复循环，损耗大，极易损坏。

参见图6，图6为本发明的用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统图；定时器555的4脚与8脚连接vcc；8脚与1脚之间串接电阻r1与电容c2，通过更改r1与c2的值，调节时间延时；将vin通过电阻r2与r3分压后连接到2脚，2脚同时下拉电容c3到地；定时器555的3脚连接三极管的g级，三极管的d级连接电源管理芯片ltc4364的8脚(即uv管脚)，同时用电阻r4保证uv初态为高；定时器555的5脚保持悬空；电容c1与c4的作用为滤波。

定时器555内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个rs触发器，一个放电管以及功率输出级，定时器555通过外接电阻r1与电容c2的方式，稳定地产生精确的时间延时。该功能是由两个比较器的输出电压控制rs触发器和放电管的状态。

工作过程为：给定时器555加电，当其5脚悬空时，则电压比较器的同相输入端的电压为vin×2/3，反相输入端的电压为vin/3；若低触发端(即2脚)输入的电压小于vin/3，则比较器的输出为0，可将rs触发器置1，输出端out＝1，即3管脚输出为高电平；若高触发端(即6脚)输入的电压大于vin×2/3，且2脚输入端的电压大于vin/3，则比较器输出为1，可将rs触发器置0，输出端out＝0，即3管脚输出为低电平。

通过此方法，既保持了电源管理芯片ltc4364欠压保护的功能，又实现了欠压保护延时复位的功能，且复位时间可通过外围电路设置实现。

参见图7，图7为本发明的用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统在源荷失配下输入电压欠压保护和复位试验结果图；其中波形①为输入电压，波形②为驱动电压、波形③为负载电压，通过试验可以看到，当源荷失配情况下，输入电压降低，达到输入电压欠压保护点时，驱动电压为零，同时mosfet关断，输出电压为零，此时输入电压重新恢复至正常值；通过预设的420ms延时时间后，欠压保护复位，驱动电压恢复正常，重新进入启动流程。

经反复验证，在1路电源供电的情况下，当调节电源管理系统输出负荷功率，使其超过电源最大输出功率时，本发明的用于源荷失配保护及延时复位的电源管理系统可通过输入电压欠压保护进行源荷失配保护，此路电源的供电通路断开，同时，通过输入电压欠压保护延时复位设计，保证开关器件平均损耗降低。

具体的，在高温、低温和常温环境下，经过96h连续考核，当源荷适配的情况下，开关器件mosfet温升控制在10℃范围内；在源荷失配的情况下(1.5倍负荷)，开关器件mosfet最大温升控制在8℃范围内。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。