一种自储能大功率oc驱动接口电路的制作方法
【专利摘要】一种自储能大功率OC驱动接口电路，可在不依赖外部条件下可靠关断自身电源，该电路由防串电电路、脉冲产生电路、脉冲驱动电路及对应储能电路组成。本发明具有设计简单，成本低、保持时间可调、灵活可靠的优点，实用性强。采用本发明可确保OC指令发出后可靠关断自身电源，提高了指令可靠度。
【专利说明】—种自储能大功率OC驱动接口电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自储能大功率OC驱动接口电路，适用于要求在不依赖外部条件下可靠关断自身供电电源的应用，属于卫星平台或载荷的电子线路【技术领域】。
【背景技术】
[0002]月面巡视器月夜与容错管理模块需要在接收到地面指令后及时自主关闭整器一次母线，指令为OC方式，驱动能力不小于200mA，为了确保指令有效性，要求指令电平在一次母线关闭后保持时间不小于20ms。
[0003]针对月面巡视器月夜与容错管理模块自主断电能力需求，按照传统设计思路设计，有以下两种处理方式:(1)额外供电法:该方法需要额外设计一路电源，该电源在一次母线掉电期间稳定为月夜与容错管理模块供电。该方法的优点是处理简单，缺点是需要增加额外的电源研制需求，如新电源装配到综合电子单元，则整机机构需要变更，否则整器需要提供新电源安装位置，整器重量和功耗均有很大增加；(2).模块储能法:该方法是二次电源设计储能模块，储能模块需要确保一次母线掉电后仍能为月夜与容错管理模块供电时间超过20ms。改方法优点是不需要增加额外的电源研制需求，缺点是储能电路空间要求较大PCB及机箱需要重新设计，同时整机重量和功耗均有较大增加。
[0004]为实现关闭巡视器一次母线功能，以上两种方法均涉及到整器结构的调整，同时也增加了整器重量。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题是:针对现有技术的不足，提供了一种自储能大功率OC驱动接口电路，解决了可靠关闭自身供电电源问题，降低了系统对外部的依赖性。
[0006]本发明的技术解决方案是:一种自储能大功率OC驱动接口电路，可不依赖外部条件可靠关断自身电源，包括:防串电电路、脉冲产生电路、脉冲驱动电路及储能电路；防串电电路为电阻R3，脉冲产生电路为单稳芯片Ul，储能电路包括Rl、R2、Cl、C2、D1、D2，脉冲驱动电路包括晶体管Ql?Q4，R4-R12 ;前端切换指令输出串电阻R3后到单稳芯片Ul ;外部供电电源VCC_IN连接到二极管D1、D2的阳极，DI阴极作为脉冲产生电路供电电源VCC_+5V_D连接到Ul供电引脚同时通过限流电阻R1、储能电容Cl连接到地，D2阴极作为脉冲驱动电路供电电源VCC_+5V_0连接到晶体管Ql和Q2的集电极同时通过限流电阻R2、电容C2连接到地；自身电源关闭指令经Rl连接到U1，U1输出通过电阻R4和R5分别与晶体管Ql和Q2的基极相连；同时晶体管Ql、Q2基级分别通过R6、R7连接到地；晶体管Ql发射极通过RlO与晶体管Q3基级相连，并通过电阻R8与地相连；晶体管Q2发射极通过Rll与晶体管Q3基级相连，并通过电阻R9与地相连；电阻R12连接于晶体管Q3的基极和射极之间；晶体管Q3发射极与晶体管Q4集电极相连；晶体管Q3集电极作为OC指令输出端；晶体管Q4发射极则作为OC指令回线。采集R3输入的沿变化信号后生成脉冲宽度为AT的正脉冲后输出到脉冲驱动电路，当自身电源关闭指令到来后，脉冲产生电路产生脉宽为ΛΤ的正脉冲，脉冲驱动电路随着正脉冲到来输出OC指令关断自身电源，接口电路前端供电电源随之关断，这时储能电路开始替代前端电源给接口电路进行供电，OC指令输出依然有效，延时At后，储能电路供电电平输出不能满足脉冲产生电路或驱动电路要求，OC指令输出无效。
[0007]本发明与现有技术相比的有益效果在于:
[0008]( I)本发明通过只对有延时要求OC指令相关电路进行储能处理，并对OC指令脉冲产生电路及驱动电路分别储能处理，同时对驱动电路参数进行调整，在满足实时性的同时最大程度的减小储能电容的容值；该方法主要优点如下:
[0009](2)电路级单独储能,减少储能电路供电需求,进而减少对PCB板面需求；
[0010](3)不同类型电路分别储能，减小储能电容的容值，提高了储能电路性能；
[0011](4)驱动电路参数调整，尽量在输出端晶体管饱和工作条件下提高放大比例，减少对储能电路供电需求；
[0012](5)延时时间可由串联电阻及储能电容参数设置，调整方便，结构简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明示意图。
【具体实施方式】
[0014]在月面巡视器月夜与容错管理模块研制过程中，为实现在判断到电源分系统掉电并收到“进入月夜”后发脉冲关主备份计算机，约Is后发出“关Ka指令”，关闭整器一次母线，“关Ka指令”在一次母线关闭后保持时间不小于20ms。
[0015]由于月夜与容错管理模块供电电源由同位素电源更改为整器一次电源，关闭一次母线同时也会关闭月夜与容错管理模块供电。如按传统设计思路对进行设计，无论是为月夜与容错管理模块单独提供电源还是整体储能，均涉及到整器结构调整。
[0016]根据二极管、电阻、电容本身特性以及储能需求的局部性，月夜与容错管理模块采用了局部储能及高放大比例OC接口，实现一次母线关闭后OC指令有效时间保持时间不小于 20ms。
[0017]下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
[0018]如图1所示:本发明包括四部分:防串电电路、脉冲产生电路、脉冲驱动电路及储能电路，；防串电电路为电阻R3，脉冲产生电路为单稳芯片Ul，储能电路包括Rl、R2、Cl、C2、D1、D2，脉冲驱动电路包括晶体管Ql?Q4，R4-R12 ;各部分组成及互联关系如下:
[0019]VCC_IN为外部供电；VCC_+5V_D为OC指令脉冲产生电路供电电源；VCC_+5V_0为OC指令脉冲驱动电路供电电源；D1、D2为储能电路防漏二极管，可确保供电电源掉电时储能电路电流不会回流到供电电源端；R1、R2为储能电路限流电阻，用于限制储能电路存放电速度，降低对供电电源负载要求同时限制储能电路电流输出；C1、C2为储能电路储能电容，用于储能；Outputl信号为前端电路输出启动指令，沿变化有效；Ul为单稳芯片，用于产生正脉冲；R3为隔离串联电阻，可确保前端电路掉电时不会影响到脉冲产生电路电源电平；R4、R5为限流电阻，用于限制脉冲驱动电路第一级射级跟随部分晶体管基级电流；R6、R7为对地电阻，可确保前方无高脉冲输出时第一级射级跟随部分晶体管处于截止状态；R8、R9为对地电阻，可确保无脉冲输出时脉冲驱动电路第二级OC部分晶体管Q4处于截止状态；Q1、Q2为脉冲驱动电路第一级射级跟随部分晶体管，用于为后级OC输出晶体管提供电流；R10、Rll为限流电阻，用于在满足第二级OC输出晶体管工作在饱和态时提高其放大比例；Q3、Q4为脉冲驱动电路第二级OC输出部分晶体管，直接输出OC指令；R12为偏置电阻，与R8配合用于确保无脉冲输出时晶体管Q3处于截止态。
[0020]前端切换指令输出串电阻R3后到单稳器件U1，采集R3输入的沿变化信号后生成脉冲宽度为AT的正脉冲后输出到脉冲驱动电路；
[0021]脉冲驱动电路主要为复合管电路，前端为射级跟随电路，后级为OC电路，其连接关系为:接收脉冲产生电路生成正脉冲通过限流电阻R4和R5分别与晶体管Ql和Q2的基极相连；同时晶体管Q1、Q2基级分别通过R6、R7连接到地；晶体管Ql发射极通过限流电阻RlO与晶体管Q3基级相连，并通过电阻R8与地相连；晶体管Q2发射极通过限流电阻Rll与晶体管Q3基级相连，并通过电阻R9与地相连；电阻R12连接于晶体管Q3的基极和射极之间；晶体管Q3发射极与晶体管Q4集电极相连；晶体管Q3集电极作为OC指令输出端；晶体管Q4发射极则作为输出OC指令回线；
[0022]储能电路主要由限流电阻和储能电容组成，其连接关系为:外部供电电源VCC_IN连接到二极管Dl及D2的阳极，Dl阴极作为脉冲产生电路供电电源VCC_+5V_D连接到Ul供电引脚同时通过限流电阻R1、储能电容Cl连接到地，D2阴极作为脉冲驱动电路供电电源VCC_+5V_0连接到晶体管Ql和Q2的集电极同时通过限流电阻R2、电容C2连接到地。
[0023]驱动接口电路的工作原理为:当模块加电时电容Cl及C2开始充电，充满后不在工作，当自身电源关闭沿变化信号到来后，脉冲产生电路产生脉宽为ΛΤ的正脉冲，脉冲驱动电路随着正脉冲到来输出OC指令关断自身电源，这时OC驱动接口电路外部供电电源VCC_IN随之关断，这时储能电路开始替代前端电源给接口电路进行供电，二极管Dl、D2的存在可确保电容C1、C2电流不会回流到供电电源端而是保持局部储能电路的供电，OC指令输出保持有效，延时At后，由于储能电路供电电平降低到不能满足脉冲产生电路或驱动电路要求时，OC指令输出无效。
[0024]上述设计中AT可由单稳电路Ul设置:U1为常规脉冲产生电路，通过调整电路内部阻容参数调整输出脉冲宽度；At可由限流电阻R1、R2及对应储能电容C1、C2参数设置:由公式Q = CX AU=IX At可得储能电容参数Cl、C2。同时，通过电阻R5?R8参数调整可使OC指令满足不小于200mA驱动能力条件下对VCC_+5V_D及VCC_+5V_0的电流需求达到平衡，可确保两种电源有效工作时间大概一致，大大降低对储能容量的需求。
[0025]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【权利要求】
1.一种自储能大功率OC驱动接口电路，其特征在于包括:防串电电路、脉冲产生电路、脉冲驱动电路及储能电路；防串电电路为电阻R3，脉冲产生电路为单稳芯片U1，储能电路包括R1、R2、C1、C2、D1、D2，脉冲驱动电路包括晶体管Ql~Q4，R4-R12 ;前端切换指令输出串电阻R3后到单稳芯片Ul ;外部供电电源VCC_IN连接到二极管D1、D2的阳极，Dl阴极作为脉冲产生电路供电电源VCC_+5V_D连接到Ul供电引脚同时通过限流电阻R1、储能电容Cl连接到地，D2阴极作为脉冲驱动电路供电电源VCC_+5V_0连接到晶体管Ql和Q2的集电极同时通过限流电阻R2、电容C2连接到地；自身电源关闭指令经Rl连接到Ul，Ul输出通过电阻R4和R5分别与晶体管Ql和Q2的基极相连；同时晶体管Ql、Q2基级分别通过R6、R7连接到地；晶体管Ql发射极通过RlO与晶体管Q3基级相连，并通过电阻R8与地相连；晶体管Q2发射极通过Rll与晶体管Q3基级相连，并通过电阻R9与地相连；电阻R12连接于晶体管Q3的基极和射极之间；晶体管Q3发射极与晶体管Q4集电极相连；晶体管Q3集电极作为OC指令输出端；晶体管Q4发射极则作为OC指令回线；采集R3输入的沿变化信号后生成脉冲宽度为ΛΤ的正脉冲后输出到脉冲驱动电路，当自身电源关闭指令到来后，脉冲产生电路产生脉宽为△ T的正脉冲，脉冲驱动电路随着正脉冲到来输出OC指令关断自身电源，接口电路前端供电电源随之关断，这时储能电路开始替代前端电源给接口电路进行供电，OC指令输出依然有效，延时△ t后，储能电路供电电平输出不能满足脉冲产生电路或驱动电路要求，OC指令输出无效。
2.权利要求1所述的一种自储能大功率OC驱动接口电路，其特征在于:所述ΛT由Ul设置。
3.权利要求1所述的一种自储能大功率OC驱动接口电路，其特征在于:所述At由电容C1、C2参数设置。
4.权利要求1所述的一种自储能大功率OC驱动接口电路，其特征在于:通过所述电阻R5~R8参数调整使OC指令满 足不小于200mA驱动能力条件下对VCC_+5V_D及VCC_+5V_0的电流需求达到平衡。
【文档编号】H03K19/0175GK103490763SQ201310397283
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】田宇斌, 刘超伟, 衣学慧, 宫经刚, 彭宇, 张兴国, 梁洁玫, 刘波, 吴一帆, 陈建新 申请人:北京控制工程研究所