惯性导航电源装置及惯性导航装置的制作方法

本实用新型涉及惯性导航领域，具体而言，涉及一种惯性导航电源装置及惯性导航装置。

背景技术：

在高精密传感器中，特别是进行物理测量的高精密传感器，如加速度计，三轴陀螺仪等MEMS芯片，都依赖电源向其提供供电，并且依赖电信号向外输出。电源有动力线和地线，电信号也有信号线和地线，这些都是传感器和外部接口的电连接。这样的话，在外部复杂电磁环境，特别是有高压动力传输的环境下，有可能通过这些电磁环境对电连接发生干扰，并且存在损坏芯片的可能。

例如在极端环境下，由于可能有电磁扰动和脉冲从地线进入，造成惯性导航系统内的全部部件干扰或损坏。因为地线在一般的电路设计中都是统一的(零电位)，连接各个电子部件包括测量部件，因此如果发生电磁扰动和脉冲从地线进入，那么地线就不是零电位了，而是有一个比较大幅的波动，极端情况下，静电释放会瞬间高达上千伏，进入惯性导航测量部件，这不但会影响测量的效果，干扰测量的数据，极端情况下会损坏芯片。另外，有可能因为发生电磁扰动和脉冲干扰，造成数据线或动力线扰动，那么也是会发生该惯性导航测量部件无法正常工作或者损坏的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种惯性导航电源装置及惯性导航装置，其能够改善上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种惯性导航电源装置，应用于惯性导航装置，所述惯性导航装置还包括负载设备，所述惯性导航电源装置包括输入电路、开关控制电路、反馈电路、开关电路、反激式变压器及输出电路，所述输入电路与所述反激式变压器耦合，所述输入电路与所述开关控制电路耦合，所述开关控制电路与所述开关电路耦合，所述反馈电路与所述开关控制电路耦合，所述开关电路与所述反激式变压器耦合，所述反馈电路与所述反激式变压器耦合，所述反激式变压器与所述输出电路耦合，所述输出电路用于与所述负载设备耦合；所述输入电路，用于输入外部电源的供电电压；所述开关控制电路，用于控制所述开关电路的开断，以控制所述反激式变压器的导通；所述反馈电路，用于检测所述惯性导航装置的输出电压；所述反激式变压器，用于所述所述输入电路输入的供电电压进行反激式变压；所述输出电路，用于将所述反激式变压器输出的电压输出至所述负载设备。

在本实用新型较佳的实施例中，所述开关控制电路包括第一保护电路、脉冲产生电路及第二保护电路，所述脉冲产生电路与所述第一保护电路耦合，所述脉冲产生电路与所述第二保护电路耦合，所述第二保护电路与所述开关电路耦合，所述第一保护电路与所述反馈电路耦合，所述脉冲产生电路还与所述输入电路耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述脉冲产生电路包括控制芯片、第一电容及第二电容，所述第一电容的一端与所述控制芯片的第一端口耦合，所述第二电容的一端与所述控制芯片的第二端口耦合，所第一电容的另一端与所述第二电容的另一端耦合且接地，所述控制芯片还与所述第一保护电路、所述第二保护电路耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容、第四电容及第五电容，所述控制芯片的第三端口与所述第三电容的一端、所述第一电阻的一端耦合，所述第三电容的另一端与所述第一电阻的另一端耦合，且与所述第二电阻的一端耦合，所述第二电阻的一端与所述控制芯片的第四端口耦合，所述第二电阻的另一端与所述反馈电路耦合，所述第二电阻的一端还与所述第三电阻的一端耦合，所述第三电阻的另一端与所述第四电容的一端耦合并接地，所述第四电容的另一端与所述控制芯片的第五端口、所述第四电阻的一端耦合，所述第四电阻的另一端与所述开关电路耦合，所述第五电容的一端分别与所述控制芯片的第六端口，所述第五电阻的一端耦合，所述第五电容的另一端接地，所述第五电阻的另一端与所述控制芯片的第一端口耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第二保护电路包括第六电阻、第七电阻、第一二极管和第二二极管，所述第六电阻的一端与所述控制芯片的第七端口耦合，所述控制芯片的第八端口接地，所述第六电阻的另一端分别与所述第七电阻的一端，所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极耦合，所述第七电阻的另一端、所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阳极均与所述开关电路耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述开关电路包括第八电阻、第九电阻、第三二极管、第六电容及场效应管，所述场效应管的基极与所述开关控制电路耦合，所场效应管的漏极与所述第三二极管的阴极、所述第九电阻的一端、所述反激式变压器耦合，所述场效应管的源极与所述第八电阻的一端、所述开关控制电路耦合，所述第八电阻的另一端与所述输入电路、所述第六电容的一端耦合，所述第六电容的另一端与所述第三二极管的阳极、所述第九电阻的另一端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述反馈电路包括第十电阻、第七电容及第四二极管，所述第十电阻的一端与所述开关控制电路耦合，所述第十电阻的另一端与所述反激式变压器、所述第七电容的一端耦合并接地，所述第四二极管的阴极与所述第十电阻的一端、所述第七电容的另一端耦合，所述第四二极管的阳极与所述反激式变压器耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述输入电路包括第十一电阻、第五二极管、第一电感、第八电容、第九电容、第十电容及第十一电容，所述第十一电阻的一端与所述外部电源、所述第一电感的一端耦合，所述第十一电阻的另一端与所述第五二极管的阴极耦合，所述第五二极管的阳极接地，所述第一电感的另一端分别与所述第八电容的一端、所述第九电容的一端、所述第十电容的一端、所第十一电容的一端、所述反激式变压器耦合，所述第八电容的另一端、所述第九电容的另一端、所述第十电容的另一端、所述第十一电容的另一端均与所述外部电源耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述输出电路包括第六二极管、第十二电容、第十三电容、第十四电容及稳压芯片，所述第六二极管的阳极、所述第十二电容的一端与所述反激式变压器耦合，所述第十二电容的另一端与所述第六二极管的阴极耦合并接所述稳压芯片，所述第十三电容的两端与所述稳压芯片耦合，所述稳压芯片的输出端与所述第十四电容的一端耦合，所述第十四电容的另一端接地，所述稳压芯片的输出端与所述负载设备耦合。

一种惯性导航装置，所述惯性导航装置包括负载设备及惯性导航电源装置；所述惯性导航电源装置用于通过反激式变压器给所述负载设备进行隔离供电。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供一种惯性导航电源装置及惯性导航装置，通过开关控制电路控制开关电路的开断，从而控制反激式变压器的导通，在反激式变压器导通情况下，将输入电路输入的外部电源的供电电压进行反激式变压后通过输出电压输出至负载设备，从而通过对反激式变压器对负载设备进行隔离供电，以保护负载设备不会因为外部干扰导致输入电压过大而产生损坏或无法正常工作的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种惯性导航电源装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种惯性导航电源装置的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种惯性导航电源装置的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种惯性导航装置的结构框图。

图标：200-惯性导航装置；210-负载设备；100-惯性导航电源装置；110-输入电路；120-开关控制电路；122-第一保护电路；124-脉冲产生电路；126-第二保护电路；130-开关电路；140-反馈电路；150-反激式变压器；160-输出电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“耦合”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的一种惯性导航电源装置100的结构框图，所述惯性导航电源装置100包括输入电路110、开关控制电路120、反馈电路140、开关电路130、反激式变压器150及输出电路160，所述输入电路110与所述反激式变压器150耦合，所述输入电路110与所述开关控制电路120耦合，所述开关控制电路120与所述开关电路130耦合，所述反馈电路140与所述开关控制电路120耦合，所述开关电路130与所述反激式变压器150耦合，所述反馈电路140与所述反激式变压器150耦合，所述反激式变压器150与所述输出电路160耦合，所述输出电路160用于与负载设备(图未示出)耦合。

所述输入电路110，用于输入外部电源的供电电压。

所述开关控制电路120，用于控制所述开关电路130的开断，以控制所述反激式变压器150的导通时间。

所述反馈电路140，用于检测所述惯性导航装置200的输出电压。

所述反激式变压器150，用于所述所述输入电路110输入的供电电压进行反激式变压。

所述输出电路160，用于将所述反激式变压器150输出的电压输出至所述负载设备。

其中，请参照图2，图2为本实用新型实施例提供的一种惯性导航电源装置100的电路原理图，所述开关控制电路120包括第一保护电路122、脉冲产生电路124及第二保护电路126，所述脉冲产生电路124与所述第一保护电路122耦合，所述脉冲产生电路124与所述第二保护电路126耦合，所述第二保护电路126与所述开关电路130耦合，所述第一保护电路122与所述反馈电路140耦合，所述脉冲产生电路124还与所述输入电路110耦合。

脉冲产生电路124用于产生脉冲信号输出至第二保护电路126，还用于控制开关电路130的开断，以控制所述反激式变压器150的导通时间。所述脉冲产生电路124包括控制芯片U1、第一电容C1及第二电容C2，所述第一电容C1的一端与所述控制芯片U1的第一端口REF耦合，所述第二电容C2的一端与所述控制芯片U1的第二端口VCC耦合，所第一电容C1的另一端与所述第二电容C2的另一端耦合且接地，所述控制芯片U1还与所述第一保护电路122、所述第二保护电路126耦合。

第一保护电路122用于对控制芯片U1进行滤波保护，所述第一保护电路122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、第三电容C3、第四电容C4及第五电容C5，所述控制芯片U1的第三端口COMP与所述第三电容C3的一端、所述第一电阻R1的一端耦合，所述第三电容C3的另一端与所述第一电阻R1的另一端耦合，且与所述第二电阻R2的一端耦合，所述第二电阻R2的一端与所述控制芯片U1的第四端口FB耦合，所述第二电阻R2的另一端与所述反馈电路140耦合，所述第二电阻R2的一端还与所述第三电阻R3的一端耦合，所述第三电阻R3的另一端与所述第四电容C4的一端耦合并接地，所述第四电容C4的另一端与所述控制芯片U1的第五端口CS、所述第四电阻R4的一端耦合，所述第四电阻R4的另一端与所述开关电路130耦合，所述第五电容C5的一端分别与所述控制芯片U1的第六端口RC，所述第五电阻R5的一端耦合，所述第五电容C5的另一端接地，所述第五电阻R5的另一端与所述控制芯片U1的第一端口REF耦合。

所述第二保护电路126包括第六电阻R6、第七电阻R7、第一二极管D1和第二二极管D2，所述第六电阻R6的一端与所述控制芯片U1的第七端口OUT耦合，所述控制芯片U1的第八端口GND接地，所述第六电阻R6的另一端分别与所述第七电阻R7的一端，所述第一二极管D1的阴极、所述第二二极管D2的阴极耦合，所述第七电阻R7的另一端、所述第一二极管D1的阳极与所述第二二极管D2的阳极均与所述开关电路130耦合。

其中，控制芯片U1的第一端口REF为参考电压引脚，用于输出参考电压；控制芯片U1的第二端口VCC为电源引脚，用于采集输入电源的电压；控制芯片U1的第三端口COMP为电源引脚为电流补偿控制引脚，第三电容C3为补偿电容，用于调节电压的稳定，以输出稳定的电压；控制芯片U1的第四端口FB为反馈引脚，用于采集反激式变压器150输出的电压大小；控制芯片U1的第五端口CS为片选信号引脚，该引脚拉高表示该控制芯片U1为工作状态，拉低表示控制芯片U1为非工作状态；控制芯片U1的第七端口OUT为接地引脚；控制芯片U1的第八端口GND为输出引脚，可用于输出脉冲信号。

作为一种方式，该控制芯片U1的型号可采用UCC2813D的芯片。

所述开关电路130包括第八电阻R8、第九电阻R9、第三二极管D3、第六电容C6及场效应管Q1，所述场效应管Q1的基极与所述开关控制电路120耦合，所场效应管Q1的漏极与所述第三二极管D3的阴极、所述第九电阻R9的一端、所述反激式变压器150的第一原级线圈耦合，所述场效应管Q1的源极与所述第八电阻R8的一端、所述第四电阻R4的另一端耦合，所述第八电阻R8的另一端与所述输入电路110、所述第六电容C6的一端耦合，所述第六电容C6的另一端与所述第三二级管的阳极、所述第九电阻R9的另一端耦合。

控制芯片U1可以像开关电路130输出脉冲信号，在检测到输入电路110没有输出电压时，则输出低电平信号，该低电平信号控制场效应管Q1的开关，从而断开反激式变压器150的导通，不为负载设备输出电源。

反馈电路140用于在检测到反激式变压器150的输出电压过高或过低时，将该电压反馈给控制芯片U1，从而控制芯片U1可根据该反馈信号重新控制反激式变压器150的输出电压。所述反馈电路140包括第十电阻R10、第七电容C7及第四二极管D4，所述第十电阻R10的一端与所述开关控制电路120耦合，所述第十电阻R10的另一端与所述反激式变压器150的第二原级线圈、所述第七电容C7的一端耦合并接地，所述第四二极管D4的阴极与所述第十电阻R10的一端、所述第七电容C7的另一端耦合，所述第四二极管D4的阳极与所述反激式变压器150的第二原级线圈耦合。

输入电路110用于将外部电源的输入电压进行整流滤波，所述输入电路110包括第十一电阻R11、第五二极管D5、第一电感L1、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10及第十一电容C11，所述第十一电阻R11的一端与所述外部电源、所述第一电感L1的一端耦合，所述第十一电阻R11的另一端与所述第五二极管D5的阴极耦合，所述第五二极管D5的阳极接地，所述第一电感L1的另一端分别与所述第八电容C8的一端、所述第九电容C9的一端、所述第十电容C10的一端、所第十一电容C11的一端、所述反激式变压器150的次级线圈耦合，所述第八电容C8的另一端、所述第九电容C9的另一端、所述第十电容C10的另一端、所述第十一电容C11的另一端均与所述外部电源耦合。

输出电路160将输入电路110输入的供电电压经反激式变压器150进行反激变压后进行输出至负载设备，所述输出电路160包括第六二极管D6、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14及稳压芯片U2，所述第六二极管D6的阳极、所述第十二电容C12的一端与所述反激式变压器150耦合，所述第十二电容C12的另一端与所述第六二极管D6的阴极耦合并接所述稳压芯片U2，所述第十三电容C13的两端与所述稳压芯片U2耦合，所述稳压芯片U2的输出端与所述第十四电容C14的一端耦合，所述第十四电容C14的另一端接地，所述稳压芯片U2的输出端与所述负载设备耦合。

其中，稳压芯片U2可以采用型号为TPS70933的芯片。

在上述场效应管Q1闭合的情况下，当输入为高电平时，第一电感L1为放电状态，从而可以为负载设备输出电压，在场效应管Q1断开的情况下，当输入为高电平时，第一电感L1为充电状态。

由此，在惯性导航装置100中，为了避免输入电压由于环境原因，产生高伏电压对惯性导航装置100中的负载设备造成损坏，本实施例中利用反激式变压器150对输入的电压进行反激式变压后输出，可将负载设备的供电进行电气隔离供电，从而有利于保护负载设备不受外界的影响而因为电压过大产生损坏的情况。

另外，请参照图3，图3为本实用新型实施例提供的另一种惯性导航电源装置100的电路原理图，该装置还可包括多个第二输出电路160，与第一输出电路160设计一样，可以进行多路输出，以对其他用电模块进行供电，多个第二输出电路160包括第七二极管D7、第八二极管D8、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第一稳压芯片U3及第二稳压芯片U4，所述第七二极管D7的阳极、所述第十五电容C15的一端与所述反激式变压器150耦合，所述第十五电容C15的另一端与所述第七二极管D7的阴极耦合并接所述第一稳压芯片U3，所述第十六电容C16的两端与所述第一稳压芯片U3耦合，所述第一稳压芯片U3的输出端与所述第十七电容C17的一端耦合，所述第十七电容C17的另一端接地，所述第一稳压芯片U3的输出端与所述用电模块耦合；所述第八二极管D8的阳极、所述第十八电容C18的一端与所述反激式变压器150耦合，所述第十八电容C18的另一端与所述第八二极管D8的阴极耦合并接所述第二稳压芯片U4，所述第十九电容C19的两端与所述第二稳压芯片U4耦合，所述第二稳压芯片U4的输出端与所述第二十电容C20的一端耦合，所述第二十电容C20的另一端接地，所述第二稳压芯片U4的输出端与所述用电模块耦合。

为了描述的简洁，该第二输出电路的具体工作过程请参照上述的描述，在此不再过多赘述。

请参照图4，图4为本实用新型实施例提供的一种惯性导航装置100的结构框图，所述惯性导航装置200包括负载设备210和上述的惯性导航电源装置100，所述惯性导航电源装置100用于通过反激式变压器150给所述负载设备210进行隔离供电，从而保护负载设备210不会因为外界环境导致输入电压过大而产生损坏的情况，并且影响了惯性导航时采集的一些数据产生偏差导致导航不准确的情况。

综上所述，本实用新型实施例提供一种惯性导航电源装置及惯性导航装置，通过开关控制电路控制开关电路的开断，从而控制反激式变压器的导通，在反激式变压器导通情况下，将输入电路输入的外部电源的供电电压进行反激式变压后通过输出电压输出至负载设备，从而通过对反激式变压器对负载设备进行隔离供电，以保护负载设备不会因为外部干扰导致输入电压过大而产生损坏或无法正常工作的情况。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。