一种机载双直流电源自动切换安全控制电路的制作方法

本发明属于机载电传飞行控制系统电源电路领域，涉及一种机载双直流电源自动切换安全控制电路。

背景技术：

1、作动器控制电子装置(ace)是机载电传飞行控制系统的核心控制部件，用于飞机舵面作动器的，为了满足其对于高可靠性、安全性的要求，电源采用两路直流28v电源供电，一路为主电源，一路为应急电源，防止单电源失效导致飞机舵面失控，影响飞行安全。由于飞机供电特性要求，应急电源仅在主电源失效时为设备供电，需确保主电源可用时设备使用主电源供电。

2、目前该领域双电源控制的常用方式是，双通道分别通过保护电路对电源进行控制，当监控到该路直流28v电源故障时，保护电路输出低电平切断电源；当电源正常时，双路直流28v电源最终通过二极管同时为设备供电，如图1所示，该方法仅可实现电源保护功能，无法实现电源切换，且保护电路采用大量分立器件实现，存在电路复杂度高，可靠性较低等缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的是：为了解决机载电传飞行控制系统对于电源切换的要求，本发明提出了一种机载双直流电源自动切换安全控制电路。

2、本发明的技术方案是：一种机载双直流电源自动切换安全控制电路，包括主电源切换控制电路、应急电源切换控制电路、整流二极管d1、整流二极管d2，其中：

3、主电源切换控制电路包括绝缘栅增强型p－mos管q1、电源控制芯片u1、稳压二极管z1、稳压二极管z2、稳压二极管z3、电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c1、电容c2；

4、急电源切换控制电路包括绝缘栅增强型p－mos管q2、电源控制芯片u2、稳压二极管z1、稳压二极管z2、稳压二极管z3、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电容c1、电容c2、电容c3、npn型三极管q3、开关二极管d3。

5、具体的，电阻r1一端为主电源28v1输入，同时与电源控制芯片u1的8脚、电阻r3一端、稳压二极管z1的负极相连，电阻r1另一端与绝缘栅增强型p－mos管q1的漏极以及电源控制芯片u1的7脚相连；电阻r3另一端与电源控制芯片u1的1脚、电阻r4的一端以及电容c1的一端相连；电阻r4以及电容c1的另一端接壳体地；稳压二极管z1的正极与电容c2的一端以及电源控制芯片u1的5脚相连，电容c2的另一端以及电源控制芯片u1的4脚接壳体地；绝缘栅增强型p－mos管q1的栅极与电阻r5一端以及稳压二极管z2的负极相连，q1的源极输出28v1＿sw电源，同时与稳压二极管z2的正极、电阻r7一端、电阻r9一端相连；电阻r5的另一端与电阻r6的一端以及稳压二极管z3的负极相连，电阻r6的另一端与电源控制芯片u1的6脚相连，稳压二极管z3的正极接壳体地；电阻r7的另一端与电阻r8的一端相连，电阻r8的另一端接壳体地；电源控制芯片u1的4脚向应急电源切换控制电路输出控制信号28v2＿off，同时与电阻r9的另一端、电阻r10的一端相连，电阻r10的另一端接壳体地。

6、具体的，电阻r2一端为主电源28v1输入，同时与电源控制芯片u1的8脚、电阻r3一端、稳压二极管z1的负极相连，电阻r2另一端与绝缘栅增强型p－mos管q2的漏极以及电源控制芯片u1的7脚相连；电阻r3另一端与npn型三极管q3的集电极、电源控制芯片u1的1脚、电阻r4的一端以及电容c1的一端相连；电阻r4以及电容c1的另一端接壳体地；电阻r11一端为来自主电源切换控制电路的28v2＿off控制信号输入，电阻r11另一端与电容c3的一端以及开关二极管d3的正极相连，开关二极管d3的负极与npn型三极管q3的基极相连，电容c3的另一端、npn型三极管q3的发射极接壳体地；稳压二极管z1的正极与电容c2的一端以及电源控制芯片u1的5脚相连，电容c2的另一端以及电源控制芯片u1的4脚接壳体地；绝缘栅增强型p－mos管q2的栅极与电阻r5一端以及稳压二极管z2的负极相连，q2的源极输出28v2＿sw电源，同时与稳压二极管z2的正极、电阻r7一端、电阻r9一端相连；电阻r5的另一端与电阻r6的一端以及稳压二极管z3的负极相连，电阻r6的另一端与电源控制芯片u1的6脚相连，稳压二极管z3的正极接壳体地；电阻r7的另一端与电阻r8的一端相连，电阻r8的另一端接壳体地；电源控制芯片u1的4脚与电阻r9的另一端、电阻r10的一端相连，电阻r10的另一端接壳体地。

7、具体的，主电源、应急电源利用各自电源切换控制电路对电源进行检测，当主电源有效时，控制q1接通，主电源接通，经过整流二极管d1为后级电路供电，同时发送低电平至应急电源切换控制电路，控制q2断开，切断应急电源；当主电源欠压、过流或过压时，控制q1断开，主电源断开，并发送高电平至应急电源切换控制电路，控制q2接通，切换至应急电源，经过整流二极管d2为后级电路供电。

8、具体的，d1整流二极管：反向电压为200v，正向电流为3a；d2整流二极管：反向电压为200v，正向电流为3a。

9、具体的，主电源切换控制电路的具体参数为：

10、电源控制芯片u1为正高压热插拔控制器；

11、绝缘栅增强型p－mos管q1：漏级－源极电压为100v，栅极－源极电压为±20v，漏级直流电流为28a；

12、稳压二极管z1：反向电压为36v；

13、稳压二极管z2：反向电压为12v；

14、稳压二极管z3：反向电压为39v；

15、电阻r1：阻值为0.016ω；

16、电阻r3、r4：r3阻值为40200ω、r4阻值为5100ω；

17、电阻r5：阻值为100ω

18、电阻r6：阻值为100ω

19、r7阻值为40200ω、r8阻值为5100ω；

20、电阻r9：阻值为15000ω

21、电阻r10：阻值为3000ω

22、电容c1：容值为0.1uf，耐压50v；

23、电容c2：容值为0.68uf，耐压100v。

24、具体的，应急电源切换控制电路的具体参数为：

25、电源控制芯片u2为正高压热插拔控制器；

26、绝缘栅增强型p－mos管q2：漏级－源极电压为100v，栅极－源极电压为±20v，漏级直流电流为28a；

27、稳压二极管z1：反向电压为36v；

28、稳压二极管z2：反向电压为12v；

29、稳压二极管z3：反向电压为39v；

30、电阻r2：阻值为0.016ω；

31、r3阻值为40200ω、r4阻值为5100ω；

32、电阻r5：阻值为100ω；

33、电阻r6：阻值为100ω；

34、r7阻值为40200ω、r8阻值为5100ω；

35、电阻r9：阻值为15000ω；

36、电阻r10：阻值为3000ω；

37、电阻r11：阻值为3000ω；

38、电容c1：容值为0.1uf，耐压50v；

39、电容c2：容值为0.68uf，耐压100v；

40、电容c3：容值为0.01uf，耐压50v；

41、开关二极管d3：反向电压为75v，正向电流为150ma，反向恢复时间为4ns；

42、npn型三极管q3：集电极－发射极电压为80v，基极－发射极饱和电压为1v。

43、具体的，欠压、过压、过流保护功能原理：

44、通过调整r3、r4分压比例，实现对直流电源的欠压监控，当电源电压＊r4/(r3+r4)小于电源控制芯片内部基准值时，将控制q1或q2切断；通过选取不同反向工作电压的稳压二极管z1，实现对直流电源的过压监控；当电源电压大于z1反向工作电压时，将控制q1或q2切断；通过调整r1或r2阻值，当电源过流时，电阻两端电压将大于芯片内部基准值，将控制q1或q2切断。

45、具体的，电源自动切换原理：

46、通过调整r7、r8分压比例，实现对主用电源输出的有效性监控，当主电源输出有效时，q1输出的电源电压＊r7/(r7+r8)大于电源控制芯片内部基准值时，芯片的pwrgd引脚输出接地，主电源切换控制电路将输出28v2＿off为低电平至应急电源切换控制电路，控制q3导通，使得芯片on引脚将置为低电平，低于芯片内部基准电压，实现控制q2切断，切断应急电源，设备由主用电源供电；反之当主用电源输出失效时，q1输出的电源电压＊r7/(r7+r8)小于电源控制芯片内部基准值时，芯片的pwrgd引脚输出开路，主电源切换控制电路将输出28v2＿off为高电平至应急电源切换控制电路，将导致芯片on引脚将置为高电平，控制q3断开，此时应急电源将由应急电源切换电路进行控制，当应急电源有效时，设备由应急电源供电。

47、本发明的优点是：本发明提出了一种机载双直流电源自动切换安全控制电路，既可实现电源保护功能，又实现了电源自动切换功能，保证了飞行安全；本发明电路基于电源控制芯片和外围电路实现，避免了目前电路的缺陷，电路简单，可靠性高。