击穿电流检测和保护电路制造技术

击穿保护电路包括提供传感器信号的电流传感器，该电流传感器经由至少一个负载电阻器（120）连接到比较器（230）输入。开关保护电路（250）包括连接到比较器的输出的保护输入以及多个输出。每个输出连接到多个堆叠开关中的对应开关（270）。其中开关保护电路被配置为响应于来自比较器的正输出信号（240）而驱动所述多个堆叠开关中的每个开关断开。个堆叠开关中的每个开关断开。个堆叠开关中的每个开关断开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】击穿电流检测和保护电路


[0001]本公开总体上涉及过电流保护系统，并且更具体地涉及一种用于针对击穿状况进行保护的过电流保护系统。
[0002]关于联邦的声明赞助研究或开发本专利技术是在NASA授予的合同号为NNC16CA21C的政府支持下进行的。政府拥有本专利技术的一定权利。

技术介绍

[0003]太空整流罩交通工具和卫星暴露于超出地球大气内自然存在的辐射事件的辐射事件。当这样的事件发生时，该事件可能干扰太空旅行交通工具（spacefaring vehicle）上的特定类型的电子器件。经受这样的干扰的一种类型的电子器件是晶体管，诸如MOSFET。替代地，其他类型的晶体管可能经由辐射事件直接或由于该事件引发的其他电路故障而不正确地导通。
[0004]当堆叠晶体管同时导通时，创建不期望的电路连接，并且不合期望的电路连接可能导致击穿事件。击穿事件引起高电流过应力状况，这可能损坏或毁坏电路元件和/或任何器件或导体，这因此在击穿事件期间接收高电流过应力。

技术实现思路

[0005]在一个示例性实施例中，一种击穿保护电路包括：提供传感器信号的电流传感器，其经由至少一个负载电阻器连接到比较器输入；开关保护电路，其包括连接到比较器输出的保护输入以及多个输出，每个输出连接到多个堆叠开关中的对应开关，并且其中开关保护电路被配置为响应于来自比较器的正输出信号驱动所述多个堆叠开关中的每个开关断开。
[0006]在上述击穿保护电路的另一个示例中，开关保护电路包括变压器。
[0007]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，电流传感器经由负载电阻器和电感器连接到比较器输入。
[0008]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，负载电阻器和电感器串联。
[0009]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，比较器输入和电流传感器之间的连接省略电感器。
[0010]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，开关保护电路包括隔离变压器。
[0011]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，隔离变压器包括连接到比较器输出的输入绕组以及多个输出绕组，每个输出绕组对应于所述多个堆叠开关中的一个开关。
[0012]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，所述多个堆叠开关中的每个开关是半导体开关。
[0013]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，比较器进一步包括参考电压输入，并
且其中比较器被配置为响应于比较器输入处的电压超过参考输入处的电压而输出信号。
[0014]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，比较器包括内部参考电压，并且其中比较器被配置为响应于比较器输入超过内部参考电压而输出信号。
[0015]在任何上述击穿保护电路的另一个示例中，所述多个堆叠开关是航天器电源转换器开关。
[0016]一种用于保护一组堆叠开关的示例性方法包括使用电流传感器检测电流，使用负载电阻器将电流传感器转换为电压，以及响应于所述电压超过参考电压，驱动一组堆叠开关中的每个开关断开。
[0017]在用于保护一组堆叠开关的上述方法的另一个示例中，使用负载电阻器将电流传感器转换为电压包括使用负载电阻器和电感器。
[0018]在用于保护一组堆叠开关的上述方法中任一个的另一个示例中，将电流传感器转换为电压包括使电流传感器输出穿过电感器和负载电阻器，从而在比较器输入处生成电压，以及将所述电压与参考电压进行比较。
[0019]用于保护一组堆叠开关的上述方法中任一个的另一个示例进一步包括响应于所述电压超过参考电压而生成比较器输出，以及将比较器输出提供给隔离变压器的输入绕组。
[0020]用于保护一组堆叠开关的上述方法中任一个的另一个示例进一步包括将隔离变压器的多个输出绕组连接到对应的开关，使得每个输出绕组响应于输入绕组接收到比较器输出而驱动对应的开关断开。
[0021]用于保护一组堆叠开关的上述方法中任一个的另一个示例进一步包括在所述电压落到参考电压以下后，恢复所述一组堆叠开关的标准操作。
[0022]用于保护一组堆叠开关的上述方法中任一个的另一个示例进一步包括在所述电压落到参考电压以下达预定延迟时段后，延迟恢复所述一组堆叠开关的标准操作。
[0023]本专利技术的这些和其他特征可以从以下说明书和附图中被最佳理解，其下文是简要描述。
附图说明
[0024]图1图示了包括多个机载电子部件的示例性卫星。
[0025]图2示意性地图示了根据一个示例的过电流检测电路，其被配置为针对过冲状况进行保护。
[0026]图3示意性地图示了用于实现图2的过电流检测电路的详细示例电路。
[0027]图4图示了用于对图2和图3的过电流斜率检测电路进行操作的方法。
具体实施方式
[0028]图1示意性地图示了卫星10，该卫星10包括通过功率分配电路40向高功率负荷30提供功率的功率源20。通过示例的方式，高功率负荷30可以包括电推进单元。在替代示例中，可以以与本文所述相同的方式保护任何其他高功率负荷30免于击穿过电流。
[0029]在航天器上对电推进和其他高功率负荷的包含创建了在航天器10内并入高功率源20的需要。在用于这样的设备的典型功率水平下，对击穿事件免疫和/或以其他方式抵抗
击穿事件的电源电路拓扑对于处理必要系统30的功率调节和分配是不切实际的。取而代之的是，包括全桥电路拓扑和其他类似开关网络的转换器被用来调节和分配功率。
[0030]全桥拓扑和包括堆叠开关的其他基于开关的拓扑由于开关的堆叠性质而经受击穿易损性。如本文使用的，一对堆叠开关是直接跨输入总线放置的垂直堆叠（如电路图中图示的）开关。在标准操作中，该拓扑是起作用的，因为在任何给定时间，给定堆叠中仅一个堆叠开关将被闭合。在空间应用中，或者在辐射事件可能发生的任何其他情形下，可能的是在辐射事件的持续时间内或者在受辐射事件影响的驱动电路的复原的持续时间内，单个堆叠中的两个开关同时闭合。
[0031]当单个堆叠中的两个开关同时闭合时，跨输入功率总线上创建直接短路，并且通过开关的电流快速上升。电流的快速上升可能在小于几百纳秒内损坏开关。由于电流上升的速度以及堆叠开关发生损坏之前的短时间段，因此功率分配电路40包括保护电路，该保护电路检测高初级电流，并且通过检测电流信号中的高di/dt（电流相对于时间的改变）并在招致永久损坏之前做出响应，来将高初级电流与其他电流区分开。
[0032]一旦检测到高di/dt，保护电路就向堆叠开关中的开关的控制输入提供超控。超控驱动在每个开关的控制输入处的电压下降，从而尽可能快地断开堆叠中的所有开关。一旦所有的开关都已经断开，控制电路就在预定延迟内维持开关断开，此后恢复正常操作。预定延迟可以是如下任何持续时间：其足够长以使预期的辐射事件消散并且使电路完全复原，并且足够短以最小化对负荷30操作的干扰。
[0033]继续参考图1，图2示意性地图示了示例性检测电路100，用于检测和响应于由于击穿状况所致的过电流，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种击穿保护电路，包括：提供传感器信号的电流传感器，其经由至少一个负载电阻器连接到比较器输入；开关保护电路，其包括连接到比较器输出的保护输入以及多个输出，所述输出中的每个连接到多个堆叠开关中的对应开关；并且其中开关保护电路被配置为响应于来自比较器的正输出信号驱动所述多个堆叠开关中的每个开关断开。2.根据权利要求1所述的击穿保护电路，其中开关保护电路包括变压器。3.根据权利要求1所述的击穿保护电路，其中电流传感器经由负载电阻器和电感器连接到比较器输入。4.根据权利要求3所述的击穿保护电路，其中负载电阻器和电感器串联。5.根据权利要求1所述的击穿保护电路，其中比较器输入和电流传感器之间的连接省略电感器。6.根据权利要求1所述的击穿保护电路，其中开关保护电路包括隔离变压器。7.根据权利要求6所述的击穿保护电路，其中隔离变压器包括连接到比较器输出的输入绕组以及多个输出绕组，所述输出绕组中的每个对应于所述多个堆叠开关中的一个开关。8.根据权利要求1所述的击穿保护电路，其中所述多个堆叠开关中的每个开关是半导体开关。9.根据权利要求1所述的击穿保护电路，其中比较器进一步包括参考电压输入，并且其中比较器被配置为响应于比较器输入处的电压超过参考输入处的电压而输出信号。10.根据权利要求1所述的击穿保护电路，其中比较器包括内部参考电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：航天喷气发动机洛克达因股份有限公司，
类型：发明
国别省市：