用于控制航空器中固态开关元件的组件制造技术

本公开涉及一种用于控制航空器中固态开关元件的组件，该组件具有：至少一个供电路径(1a、1b)，该供电路径包括：至少一个电源线(6a、6b)，用于从至少一个电源通过电源开关(7a、7b)向航空器机载的至少一个设备项供电；以及至少一个控制机构(9a、9b)，所述控制机构根据控制装置(10a、10b)产生的控制信号控制至少一个电源开关(7a、7b)，控制组件包括向控制机构(9a、9b)供电的单个电源(3)。

A component used to control solid state switching elements in an aircraft

The invention relates to a control component for solid-state switching devices in the aircraft, the assembly has at least one power supply path (1a, 1b), including the power supply path: at least one power line (6a, 6b), is used to switch from the at least one power supply through a power supply (7a, 7b) to airborne aircraft at least one power supply device; and at least one control mechanism (9a, 9B), the control mechanism based on control device (10a, 10b) generated by the control signal for controlling at least one power switch (7a, 7b), including the control mechanism to control components (9a, 9B) single power supply (3).

【技术实现步骤摘要】
用于控制航空器中固态开关元件的组件
本公开的
是固态功率控制器
，尤其是这种控制器的控制。
技术介绍
固态功率控制器(SSPC)是能够管理通过传输电力的线路向航空器负载的配电以及这些线路的保护的部件。固态功率控制器由控制部分和功率部分组成，固态功率控制器包括基于半导体元件的开关部件。术语“航空器负载”被理解为表示设备的消耗电力的机载项。它们通常安装在电路板上。这些电路板，通常被称为配电板或SSPC板，包括至少一个由固态功率控制器或SSPC控制器控制的供电路径。电路板通常由每个SSPC板的多个供电路径组成。每个供电路径包括电源开关，电源开关闭合或断开电源和负载之间的连接，并且电源开关由一个或多个开关组成。这些开关可以是JFET(junctiongatefield-effecttransistor，结栅型场效应晶体管)，MOSFET(metal–oxide–semiconductorfield-effecttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，IGBT(insulated-gatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)或双极型晶体管。这些开关可以以诸如Si，SiC或GaN的各种材料制造。该电源开关与控制机构即SSPC控制器的控制部分结合，从而完全安全地控制这些开关。由于SSPC控制器根据标称值监控通过该路径的电流和电压的幅度，因此认为切换的路径被保护。在超过这些值中一个或多个的情况下，SSPC控制器能够通过控制电源开关的切换来中断通过该路径的电力供应。配电板通常构成航空器机载配电设备的一部分。由于涉及的供电路径传输的平均功率的原因，因此这些保护板构成二次配电设备的一部分。必须能够以受控的方式调整切换的路径的闭合时间，以便通过容性负载来限制闭合阶段中的浪涌电流。这意味着控制电源开关使得从源极上来看的阻抗基本上是电阻性的并且逐渐变化，以使输出电压逐渐增加。下文将输出电压的这种行为称为“软启动”控制。但是，供电路径的断开时间必须足够快，以避免在短路的情况下损坏供电路径。图1示出了现有技术的每个供电路径具有一个电源和一个控制装置的架构，电源和由控制装置产生的信号是电隔离的。可看出包括在SSPC板2中的两个供电路径1a、1b。供电路径1a包括供电线6a，供电线6a与电源开关7a和测量电阻器8a串联连接；供电路径1b包括供电线6b，供电线6b与电源开关7b和测量电阻器8b串联连接。电源开关7a由控制机构9a控制，电源开关7b由控制机构9b控制。供电路径1a包括控制装置10a，供电路径1b包括控制装置10b，控制装置10a经由隔离装置3a、4a、5a连接到控制机构9a和测量电阻器8a，控制装置10b经由隔离装置3b、4b、5b连接到控制机构9b和测量电阻器8b。绝缘装置可以是具备电流隔离的光耦合器、磁耦合器或任何其它信息传输系统。应该注意，连接到测量电阻器8a、8b和相应的测量电阻器的隔离装置5a、5b可由霍尔效应传感器代替，该霍尔效应传感器允许测量流经供电线6a、6b的电流，并允许控制装置10a、10b与相应的供电线6a、6b相互电流隔离。用于隔离电源3a、3b的装置例如是允许电流隔离的变压器。每个控制装置10a、10b包括逻辑元件，只要没有测量到过高电流故障，该逻辑元件允许向控制机构9a、9b发送指令。在这种情况下，用于控制机构9a、9b的指令由断开指令覆盖和代替，该断开指令的目的是保护航空器负载和连接到供电线的线路。图1示出了这种控制装置10a、10b的一个示例，控制装置10a包括比较装置11a，比较装置11a连接到附图标记为12a的故障存储系统的设定输入端；控制装置10b包括比较装置11b，比较装置11b连接到标记12b的故障存储系统的设定输入端。锁存器的输出连接到与门(AND)逻辑门13a、13b，AND逻辑门13a、13b另外接收要向控制机构9a、9b传输的控制信号。装置11a、11b将流经对应的供电路径上的电流测量值与存储的参考值进行比较，能够基于该比较结果发送布尔值作为输出。当发送的信号对应于超过存储的参考值时，锁定锁存器12a、12b以便保持该信号的传输。然后，对应于超过存储的参考值的信号阻止在逻辑门13a、13b的输入端接收的控制信号。无论比较装置11a、11b随后发送的值如何，这种情况一致持续，直至锁存器12a、12b的复位输入上接收到适当的信号。在图1所示架构的情况下，某些缺点是显而易见的。受保护路径的数量越多，隔离电源占用的区域就越大。具体来说，在这种架构中，由一个控制机构切换的一个保护路径对应于一个隔离电源和一个隔离指令的使用。控制多个保护路径所需增加的组件伴随着增加的成本、耗散功率和实施所需区域，牺牲了用于电源开关的有用区域。切换路径的数量越多，SSPC板的平均故障间隔时间(MTBF)越短。具体地，隔离电源和电流隔离构件对电路板尤其是SSPC板的MTBF值，起到很大作用。多个开关模式电源的存在导致电磁兼容性问题，该问题难以在不进行滤波的情况下解决。在同一板上的多个路径放大了这些干扰，并且由各种滤光器占据的区域变得不可忽略。使用这种架构实现软启动控制需要添加隔离装置和其他元件，这又增加了所占用的空间。
技术实现思路
本公开的一个目的是相对于现有技术减少所需的部件数量和电磁特征，以简化所述电路板的设计并增加所述电路板的可靠性。本公开的一个主题是一种用于控制航空器中固态开关元件的组件，该组件具有：至少一个供电路径，该至少一个供电路径包括：至少一个电源线，用于从至少一个电源通过电源开关向航空器机载的至少一个设备项供电；以及至少一个控制机构，所述至少一个控制机构根据控制装置产生的控制信号控制至少一个电源开关。所述控制组件包括向至少一个控制机构供电的单个电源。所述单个电源可相对于所述控制装置电隔离。所述控制组件可包括至少一个模拟电平偏移装置，位于所述控制装置和控制机构之间，以及所述模拟电平偏移装置能在将所述控制信号的参考电位从所述控制装置的参考电位改变为所述控制机构和所述隔离电源的参考电位的同时，保持由所述控制装置发送的控制信号的幅度。所述控制机构可包括达林顿晶体管，所述达林顿晶体管能在未从所述控制装置接收到指令时，将所述电源开关切换到关断位置。所述控制机构可包括：第一晶体管，所述第一晶体管的基极连接到第一输入端，所述第一晶体管的集电极连接到所述电源开关；第一电阻器和第二电阻器，所述第一电阻器和第二电阻器各通过它们的一个端子并联连接到所述第一晶体管的发射极，所述第一电阻器通过它的另一个端子连接到第二晶体管的集电极，所述第二晶体管的发射极接地，并连接到所述第二电阻器的另一个端子，所述第二晶体管的基极连接到第二输入端，控制机构能根据在输入端接收到的控制信号，以模拟或数字方式控制所述电源开关。电隔离的至少一个用于测量流经所述供电路径的电流的装置，所述装置连接到所述控制装置和至少一个电源线。非电隔离的至少一个用于测量流经所述供电路径的电流的装置，所述装置连接到所述控制装置和至少一个电源线。所述模拟电平偏移装置可包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管通过其发射极连接到所述控制装置的参考电位，所述第一晶体管的集电极连接到所述隔离电源，所述第一晶体管的基极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制航空器中固态开关元件的组件，所述组件具有至少一个供电路径(1a、1b)，所述至少一个供电路径包括：至少一个电源线(6a、6b)，用于从至少一个电源通过电源开关(7a、7b)向航空器机载的至少一个设备项供电，以及至少一个控制机构(9a、9b)，所述至少一个控制机构根据控制装置(10a、10b)产生的控制信号控制至少一个电源开关(7a、7b)，其特征在于，所述控制组件包括向所述至少一个控制机构(9a、9b)供电的单个电源(3)。

【技术特征摘要】
2016.07.27 FR FR16572391.一种用于控制航空器中固态开关元件的组件，所述组件具有至少一个供电路径(1a、1b)，所述至少一个供电路径包括：至少一个电源线(6a、6b)，用于从至少一个电源通过电源开关(7a、7b)向航空器机载的至少一个设备项供电，以及至少一个控制机构(9a、9b)，所述至少一个控制机构根据控制装置(10a、10b)产生的控制信号控制至少一个电源开关(7a、7b)，其特征在于，所述控制组件包括向所述至少一个控制机构(9a、9b)供电的单个电源(3)。2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述单个电源相对于所述控制装置电隔离。3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述组件包括至少一个模拟电平偏移装置(15a、15b)，所述模拟电平偏移装置位于所述控制装置(10a、10b)和控制机构(9a、9b)之间，以及所述模拟电平偏移装置(15a、15b)能在将所述控制信号的参考电位从所述控制装置(10a、10b)的参考电位改变为所述控制机构(9a、9b)和所述隔离电源的参考电位时，保持由所述控制装置(10a、10b)发送的控制信号的幅度。4.根据权利要求1-3中任一项所述的组件，其特征在于，所述控制机构(9a、9b)包括达林顿晶体管，所述达林顿晶体管能在未从所述控制装置(10a、10b)接收到指令时，将所述电源开关(7a、7b)切换到关断位置。5.根据权利要求1-4任一项所述的组件，其特征在于，所述控制机构包括：第一晶体管(T1)，所述第一晶体管(T1)的基极连接到第一输入端，所述第一晶体管(T1)的集电极连接到所述电源开关(7a、7b)；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢瓦克·奥斯汀，
申请(专利权)人：ZODIAC航空电器，
类型：发明
国别省市：法国,FR