一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路制造技术

本发明专利技术提供一种用于空间飞行器供配电系统直流电源浪涌电流抑制的高可靠预充电电路，即用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，属于空间飞行器直流电源供配电系统设计技术领域，包括预充电继电器及其指令接口电路、继电器状态遥测接口电路、预充电缓起电路；本发明专利技术通过低压28V指令母线控制MOS开关管的缓慢导通实现高压100V母线对容性设备进行预充电，待母线电压建立且电容充电完成后接通供电开关，关断预充电供电开关，能有效地抑制上电瞬间浪涌电流，保护供电开关继电器触点和熔断器；而且通过电容、电阻、二极管、MOS管和继电器的冗余设计，该预充电电路不存在单点故障模式，大幅提高了直流电源浪涌电流抑制电路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路
本专利技术涉及一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，即一种用于高可靠空间飞行器供配电系统直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，特别用于空间飞行器直流电源供配电系统中容性用电设备上电瞬间浪涌电流的抑制，属于空间飞行器直流电源供配电系统设计

技术介绍
空间飞行器供配电系统为实现电磁兼容、保证母线电压品质以及阻抗匹配，通常在负载输入前端设置由电感、电容和电阻构成的滤波器，并联大电容阵。根据电容特性，会在上电瞬间形成很大的浪涌电流，可能导致的常见故障有：熔断器的保险丝熔断或过流保护电路反复动作，系统无法上电；供电开关继电器触点粘连，通断控制失效。根据继电器或熔断器的使用要求，其工作电流不得超过额定电流，因此选用额定电流满足使用要求的器件，或减小系统上电瞬间的浪涌电流。而选用额定电流大的器件，器件重量和本体尺寸较大，则会增加飞行器重量，且器件安装尺寸大，因此需要可行且有效的减小浪涌电流的措施。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于空间飞行器供配电系统直流电源浪涌电流抑制的高可靠预充电电路，即用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，包括预充电继电器及其指令接口电路、继电器状态遥测接口电路、预充电缓起电路；本专利技术通过低压28V指令母线控制MOS开关管的缓慢导通实现高压100V母线对容性设备进行预充电，待母线电压建立且电容充电完成后接通供电开关，关断预充电供电开关，能有效地抑制上电瞬间浪涌电流，保护供电开关继电器触点和熔断器；而且通过电容、电阻、二极管、MOS管和继电器的冗余设计，该预充电电路不存在单点故障模式，大幅提高了直流电源浪涌电流抑制电路的可靠性。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，包括预充电继电器、预充电继电器指令接口电路、继电器状态遥测接口电路、预充电缓起电路；外部指令母线通过预充电继电器指令接口电路控制所述预充电继电器；所述预充电继电器用于控制预充电缓起电路；外部供电母线通过预充电缓起电路对容性负载设备进行预充电；所述继电器状态遥测接口电路用于检测预充电继电器的状态；所述预充电缓起电路包括RC网络和MOS开关管，RC网络用于控制MOS开关管的栅源电压；外部供电母线通过预充电缓起电路对容性负载设备进行预充电时，首先对RC网络进行充电，随着RC网络中的电容电压升高，MOS开关管从截止区进入线性区；然后容性负载设备进行预充电。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述预充电继电器包括继电器K1和继电器K2；当外部指令母线给继电器K1和继电器K2的线圈供电时，继电器K1和继电器K2在接通或断开之间切换操作。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述继电器K1和继电器K2的前激励线圈和后激励线圈分别并联连接，继电器K1的两个触点串联连接，继电器K2的两个触点串联连接，继电器K1的两个串触点和K2的两个串触点并联使用。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述预充电继电器指令接口电路还包括两组第一消反电动势二极管；其中一组第一消反电动势二极管连接在所述继电器K1和继电器K2的前激励线圈的正负两端；另一组第一消反电动势二极管连接在所述继电器K1和继电器K2的后激励线圈的正负两端。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述预充电继电器指令接口电路还包括两组隔离二极管；其中一组隔离二极管的阳极与外部指令母线连接，阴极与继电器K1和继电器K2的前激励线圈的正端连接；另一组隔离二极管的阳极与外部指令母线连接，阴极与继电器K1和继电器K2的后激励线圈的正端连接。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述预充电缓起电路共包括4个MOS开关管，还包括4个消振电阻，每个MOS开关管的栅极分别串联一只消振电阻；4个MOS开关管分为两组，采用先并联后串联方式连接。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述RC网络包括4个钽电容和4个电阻；4个钽电容分为两组，采用先串联后并联方式连接；其中两个电阻并联在每组钽电容的两端，另外两个电阻并联后连接在两组钽电容的负端和预充电继电器的输出端之间。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述继电器状态遥测接口电路包括电阻分压式测量电路、继电器K3；所述电阻分压式测量电路用于测量表征预充电继电器状态的电压；所述继电器K3与预充电继电器并联，且同步动作，继电器K3输出的遥测参数表征预充电继电器的状态。上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，优选的，所述继电器状态遥测接口电路还包括两组第二消反电动势二极管；其中一组第二消反电动势二极管连接在所述继电器K3的前激励线圈的正负两端；另一组第二消反电动势二极管连接在所述继电器K3的后激励线圈的正负两端。一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电方法，采用上述用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，包括如下步骤：S1、首先通过指令母线发送预充电继电器接通指令，对容性负载设备进行预充电，并对预充电继电器状态进行遥测；S2、待容性负载设备母线电压建立且负载电容充电完成后接通供电开关；S3、发送预充电继电器断开指令，并对预充电继电器状态进行遥测。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：(1)由于空间飞行器供配电系统存在容性用电设备，采用本专利技术的预充电电路可有效地减小供配电系统上电瞬间的浪涌电流，保护供电开关继电器和熔断器；(2)合理利用场效应管的栅极控制特点，通过接通或断开指令控制预充电继电器的接通或者断开，进而控制P沟道场效应管缓慢导通或关断，实现低压28V指令母线控制高压100V母线供电的导通和关断，提高供电安全性的同时，使用微型化、轻量化的继电器，有效地减小电路重量和安装尺寸；(3)由于空间飞行器供配电系统的安全性至关重要，而且可靠性要求极高。本专利技术的预充电电路中电容、电阻、二极管、MOS管和继电器均进行冗余设计，增强了该电路的安全性和可靠性，且电路中不存在单点故障模式；(4)由于空间飞行器用电子产品工作时存在空间高能粒子影响，为避免空间应用时单粒子撞击造成的MOS管烧毁异常，本专利技术的预充电电路选用具备大于等于75MeV.cm2/mg指标的P沟道MOS管作为核心器件。附图说明图1为本专利技术预充电电路的原理示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，包括预充电继电器、预充电继电器指令接口电路、继电器状态遥测接口电路、预充电缓起电路；外部指令母线通过预充电继电器指令接口电路控制所述预充电继电器；所述预充电继电器用于控制预充电缓起电路；外部供电母线通过预充电缓起电路对容性负载设备进行预充电；所述继电器状态遥测接口电路用于检测预充电继电器的状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，其特征在于，包括预充电继电器、预充电继电器指令接口电路、继电器状态遥测接口电路、预充电缓起电路；/n外部指令母线通过预充电继电器指令接口电路控制所述预充电继电器；所述预充电继电器用于控制预充电缓起电路；外部供电母线通过预充电缓起电路对容性负载设备进行预充电；所述继电器状态遥测接口电路用于检测预充电继电器的状态；/n所述预充电缓起电路包括RC网络和MOS开关管，RC网络用于控制MOS开关管的栅源电压；外部供电母线通过预充电缓起电路对容性负载设备进行预充电时，首先对RC网络进行充电，随着RC网络中的电容电压升高，MOS开关管从截止区进入线性区；然后容性负载设备进行预充电。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，其特征在于，包括预充电继电器、预充电继电器指令接口电路、继电器状态遥测接口电路、预充电缓起电路；
外部指令母线通过预充电继电器指令接口电路控制所述预充电继电器；所述预充电继电器用于控制预充电缓起电路；外部供电母线通过预充电缓起电路对容性负载设备进行预充电；所述继电器状态遥测接口电路用于检测预充电继电器的状态；
所述预充电缓起电路包括RC网络和MOS开关管，RC网络用于控制MOS开关管的栅源电压；外部供电母线通过预充电缓起电路对容性负载设备进行预充电时，首先对RC网络进行充电，随着RC网络中的电容电压升高，MOS开关管从截止区进入线性区；然后容性负载设备进行预充电。


2.根据权利要求1所述的一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，其特征在于，所述预充电继电器包括继电器K1和继电器K2；当外部指令母线给继电器K1和继电器K2的线圈供电时，继电器K1和继电器K2在接通或断开之间切换操作。


3.根据权利要求2所述的一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，其特征在于，所述继电器K1和继电器K2的前激励线圈和后激励线圈分别并联连接，继电器K1的两个触点串联连接，继电器K2的两个触点串联连接，继电器K1的两个串触点和K2的两个串触点并联使用。


4.根据权利要求2所述的一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，其特征在于，所述预充电继电器指令接口电路还包括两组第一消反电动势二极管；其中一组第一消反电动势二极管连接在所述继电器K1和继电器K2的前激励线圈的正负两端；另一组第一消反电动势二极管连接在所述继电器K1和继电器K2的后激励线圈的正负两端。


5.根据权利要求2所述的一种用于直流电源浪涌电流抑制的预充电电路，其特征在于，所述预充电继电器指令接口电路还包括两组隔离二极管；其中一组隔离二极管的阳极与外部指令母线连接，阴极与继电器K1和继...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚鹏，杨永淼，马季军，屈诚志，蒋坤，刘瑜，陈思佳，王俊，周世亮，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31