专利名称：高可靠大功率驱动电路和驱动方法
技术领域：
本发明电路设计技术领域，涉及一组高可靠大功率驱动电路和驱动方法。
背景技术：
氙离子电推进系统作为新型卫星推进系统，要求驱动控制线路完成包括氙气贮供子系统电磁阀、自锁阀、流量装置加热器、矢量调节机构、电源处理单元等模块在内的驱动功能。传统驱动线路通常采用继电器方案完成长时间负载驱动，采用三极管等驱动电路完成短时负载驱动。由于氙离子电推进系统负载较多，要求驱动时间长短不一，传统的负载驱动电路存在电路规模较大、体积大、重量大、设计复杂等缺陷。另外，传统的矩阵式线路主要用于信号指令开关等场合，电流较小，并且一次只能选通控制一个负载。因此，对于要求同时驱动多个大功率负载的情况，传统的实现方法在电推进系统中应用有一定的局限性。目前，由于驱动线路中大量使用继电器、三极管等可靠性较低的器件，在空间复杂环境下易发生元器件故障、失效概率增大的情况，降低了功率驱动线路的可靠性。因此，采用传统驱动线路的控制方式存在一定的局限性。
发明内容
本发明的技术解决问题是:针对现有技术的不足，提供了一种高可靠大功率矩阵式驱动电路以及驱动方法，可实现对多个不同负载的大功率不同时间长度的驱动，同时缩小了驱动电路的体积和重量，提高了驱动可靠性。本发明的技术解决方案是:本发明一方面提供了一种高可靠大功率驱动电路，用于对多个不同的负载分别进行驱动，包括:控制计算，译码输出电路、驱动单元、串并变换电路，所述控制计算机针对被驱动的负载产生负载驱动指令，所述负载驱动指令包括负载编号、驱动信号强度、驱动时间；所述译码输出电路对所述负载驱动指令进行译码，获得对应于每个负载编号的驱动信号强度和驱动时间；所述串并变换电路将所述负载驱动强度和所述驱动时间信号进行串并变换并分别输出到所述驱动单元；所述驱动单元包括多路负载驱动输出口 ；每个负载驱动输出口与一个负载相连，并根据相连的负载编号输出与驱动信号强度相对应的驱动信号，在达到驱动时间后，所述负载驱动输出口结束驱动信号的输出。进一步的，在上述驱动电路中，所述驱动单元还包括驱动强度信号输入口、驱动时间信号输入口和具有多个负载驱动单元的驱动矩阵电路，每个所述负载驱动单元具有一个负载驱动输出口 ；
输出相同驱动信号强度的负载驱动单元与同一个驱动强度信号输入口相连；具有相同驱动时间长度的负载驱动单元与同一个驱动时间信号输入口相连；每个所述负载驱动单元根据驱动时间信号关闭负载驱动输出口的驱动信号输出。本发明另一方面提供了一种高可靠大功率驱动方法，包括以下步骤:根据被驱动负载产生负载驱动指令，所述驱动指令包括负载编号、驱动信号强度、驱动时间；将被驱动负载按照相同的驱动信号强度形成第一分组集合；并按照相同驱动时间形成第二分组集合；按照驱动信号强度为第一分组集合中的每组负载进行驱动；并按照驱动时间先后关闭第二分组集合中的各组负载。本发明与现有技术相比具有如下优点:采用本发明较现有技术仅用于信号指令的驱动电路，可实现对不同负载的大功率矩阵驱动。且本发明根据不同负载所需的驱动信号强度和驱动时间的不同，可产生不同的驱动信号并在满足驱动时间要求后关闭对相应负载的驱动信号输出，从而可明显降低驱动电路的体积并提高驱动电路的可靠性。进一步的，在对不同负载进行驱动时，采用矩阵的形式连接不同的负载，矩阵形式的驱动单元规模可灵活配置，从而满足了对连接负载规模的适应。
图1为本发明电路示意图；图2为行列矩阵驱动电路示意图；图3为本发明方法流程图。
具体实施例方式下面就结合附图对本发明做进一步介绍。如图1所示为本发明示意图，包括控制计算，译码输出电路、驱动单元、串并变换电路。控制计算用于根据被驱动的负载产生驱动指令，该驱动指令包括负载编号、驱动信号强度、驱动时间。与每个负载编号相对应具有一组驱动信号响度和驱动时间。负载编号与被驱动的负载相对应。译码输出电路根据接收的驱动指令提取与负载编号对应的驱动信号强度和驱动时间，并格式化输出到串并变换电路。串并变换电路将格式化输出的驱动信号强度和驱动时间进行串并变换，并将划分为并行每组驱动信号强度和驱动时间输出到驱动单元。驱动单元的负载驱动输出口与每个被驱动的负载相连，并按照驱动信号强度和驱动时间为被驱动的负载提高驱动信号。本发明实施例中，驱动单元采用矩阵形式形成实现，驱动单元中包括驱动矩阵电路，以及驱动强度信号输入口、驱动时间信号输入口。驱动矩阵电路包括N行和M列，每一行均与一路驱动强度信号输入口相连，并根据驱动强度产生对应大小的驱动信号输出，每一列均与一个驱动时间信号输入口相连，并按照驱动时间对应的驱动信号输出。进一步的，如图2所示，对于多个负载具有相同驱动强度的情况，驱动矩阵电路中多个不同行可以与一路驱动强度信号输入口相连，并为连接的负载提供相同强度的驱动信号输出。对于多个负载具有相同驱动时间的情况，驱动矩阵电路中多个不同列可以与一路驱动时间信号输入口相连，并在达到驱动时间后，关闭所连的多个负载。上述驱动矩阵电路的一种实现形式为，驱动矩阵电路中的N行完成矩阵行高端电源控制，驱动矩阵电路中的M行根据驱动时间完成低端地线控制，并对驱动矩阵电路的行列设置总闸开关，实现矩阵的故障隔离。驱动矩阵电路中利用PMOS和NMOS管实现行列的开关控制，可进一步提高该驱动矩阵电路的可靠性。如图3所示，本发明所述高可靠大功率驱动方法，包括以下步骤:(I)根据被驱动负载产生负载驱动指令，所述驱动指令包括负载编号、驱动信号强度、驱动时间。负载驱动指令中的负载编号与被驱动的负载相对应，每个负载编号又与一组驱动信号强度和驱动时间相对应。每个被连接的负载按照负载驱动指令提供的驱动信号强度并在驱动时间内进行工作。(2)将被驱动负载按照相同的驱动信号强度形成第一分组集合；并按照相同驱动时间形成第二分组集合。在上述第一分组集合中，具有相同驱动信号强度的负载划分入一组。在上述第二分组集合中，具有相同驱动时间的负载划入一组。该第一分组集合和第二分组集合可构成空间上的矩阵形式，即第一分组集合中具有相同驱动信号强度的负载可与一路驱动信号相连；第二分组集合中具有相同驱动时间的负载可在同一个时刻结束驱动。(3)按照驱动信号强度为第一分组集合中的每组负载进行驱动；并按照驱动时间先后关闭第二分组集合中的各组负载。按照驱动信号强度和第一分组集合中的分组，为每个负载提供输出符合驱动信号强度的驱动信号。在对每个负载进行驱动的过程中，进一步根据驱动时间和第二分组集合中的分组，在到达驱动时间后，关闭同一个分组中具有相同驱动时间的驱动信号输出，结束对负载的驱动。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
1.一种高可靠大功率驱动电路，用于对多个不同的负载分别进行驱动，其特征在于，包括:控制计算，译码输出电路、驱动单元、串并变换电路， 所述控制计算机针对被驱动的负载产生负载驱动指令，所述负载驱动指令包括负载编号、驱动信号强度、驱动时间； 所述译码输出电路对所述负载驱动指令进行译码，获得对应于每个负载编号的驱动信号强度和驱动时间； 所述串并变换电路将所述负载驱动强度和所述驱动时间信号进行串并变换并分别输出到所述驱动单元； 所述驱动单元包括多路负载驱动输出口 ；每个负载驱动输出口与一个负载相连，并根据相连的负载编号输出与驱动信号强度相对应的驱动信号，在达到驱动时间后，所述负载驱动输出口结束驱动信号的输出。
2.按权利要求1所述的驱动电路，其特征在于:所述驱动单元还包括驱动强度信号输入口、驱动时间信号输入口和具有多个负载驱动单元的驱动矩阵电路，每个所述负载驱动单元具有一个负载驱动输出口 ； 输出相同驱动信号强度的负载驱动单元与同一个驱动强度信号输入口相连；具有相同驱动时间长度的负载驱动单元与同一个驱动时间信号输入口相连；每个所述负载驱动单元根据驱动时间信号关闭负载驱动输出口的驱动信号输出。
3.一种高可靠大功率驱动方法，其特征在于包括以下步骤: 根据被驱动负载产生负载驱动指令，所述驱动指令包括负载编号、驱动信号强度、驱动时间； 将被驱动负载按照相同的驱动信号强度形成第一分组集合；并按照相同驱动时间形成第二分组集合； 按照驱动信号强度为第一分组集合中的每组负载进行驱动；并按照驱动时间先后关闭第二分组集合中的各组负载。
全文摘要
本发明公开了一种高可靠大功率驱动电路，用于对多个不同的负载分别进行驱动，包括控制计算，译码输出电路、驱动单元、串并变换电路，控制计算机针对被驱动的负载产生负载驱动指令；译码输出电路对负载驱动指令进行译码，获得对应于每个负载编号的驱动信号强度和驱动时间；串并变换电路将负载驱动强度和驱动时间信号串并变换后输出到所述驱动单元；驱动单元包括多路负载驱动输出口；每个负载驱动输出口与一个负载相连，并根据相连的负载编号输出与驱动信号强度相对应的驱动信号，在达到驱动时间后，所述负载驱动输出口结束驱动信号的输出。同时本发明还提供了一种高可靠大功率驱动方法。本发明可实现对多个不同负载的大功率不同时间长度的驱动。
文档编号H03K19/003GK103095275SQ20121050508
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者刘鑫虎, 冯丹, 孙晓枫, 周世安, 石冬生 申请人:北京控制工程研究所