本實用新型涉及一種過壓保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

對于采用S3R(順序開關(guān)分流調(diào)節(jié))拓?fù)涞碾娫纯刂破?，其可用于全調(diào)節(jié)母線和不調(diào)節(jié)母線等多種場合。在正常情況下，多級S3R并聯(lián)組成的電源控制器在母線誤差調(diào)節(jié)器的控制下，只有一級S3R處于開關(guān)分流調(diào)節(jié)狀態(tài)，該級S3R所對應(yīng)基準(zhǔn)的開通、關(guān)斷門限在母線誤差調(diào)節(jié)器電壓的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)；剩下各級要么是處于供母線狀態(tài)，其基準(zhǔn)所對應(yīng)的關(guān)斷門限值均小于母線誤差調(diào)節(jié)器電壓；要么是處于分流狀態(tài)，其基準(zhǔn)所對應(yīng)的開通門限均大于母線誤差調(diào)節(jié)器電壓，保證負(fù)載所需的電流，從而使母線電壓穩(wěn)定。

若一路S3R電路拓?fù)渲袑Φ胤至鞯腗OSFET發(fā)生開路失效時，其將不能按照母線誤差調(diào)節(jié)器的控制要求，將多余的電流分流到地，而是直接將太陽電池陣通過功率二極管連接到母線，若此時負(fù)載所需要的電流小于一級太陽電池陣所提供的電流，那么開路失效一級所提供的電流大于負(fù)載所需的電流，造成母線過壓現(xiàn)象。對于全調(diào)節(jié)母線，母線過壓，載荷承受高壓條件下，有可能受到損壞；對于不調(diào)節(jié)母線，輕載一般出現(xiàn)在蓄電池恒壓充電階段，當(dāng)母線過流時，由于母線受到蓄電池電壓的鉗位，充電電流將會超過其額定值，使蓄電池可能由于過充而損害。

目前基于S3R電路拓?fù)涞倪^壓保護(hù)電路，一般是檢測到母線過壓超過門限后，采用投入負(fù)載進(jìn)行過壓保護(hù)，其負(fù)載的功率大于一級方陣所能提供的功率。但是由于一級方陣的功率通常在百瓦量級，且該負(fù)載投入到母線后，并不會由開關(guān)控制其工作在調(diào)節(jié)狀態(tài)，而是一直作為負(fù)載連接到母線上，其熱耗不容忽視。只有到母線誤差調(diào)節(jié)器工作在正常區(qū)域后，并輔以遙控指令后才將過壓電路復(fù)位，使負(fù)載從母線中切除，實現(xiàn)過壓保護(hù)功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于S3R的航天用過壓保護(hù)電路，針對目前依靠切入負(fù)載不能進(jìn)行開關(guān)調(diào)節(jié)、導(dǎo)致熱耗過高的缺點，在母線過壓情況下，自動觸發(fā)過壓保護(hù)電路，進(jìn)行開關(guān)調(diào)節(jié)，保證母線電壓符合要求。

本實用新型的技術(shù)解決方案是：一種基于S3R的航天用過壓保護(hù)電路，包括：n個功率二極管D₁～D_n、N型MOSFET Q₁、遲滯比較器及驅(qū)動器，其中，n為正整數(shù)；功率二極管D₁～Dn的陰極均與N型MOSFET Q₁的漏極相連，功率二極管D₁～D_n的陽級分別與所對應(yīng)的S3R電路拓?fù)渲心妇€上任意兩個串聯(lián)的二極管的中間連接公共端相連；N型MOSFET Q₁的門極與遲滯比較器及驅(qū)動器的輸出端相連，N型MOSFET Q₁的源極接地；遲滯比較器及驅(qū)動器的正端接S3R電路拓?fù)渲械哪妇€誤差調(diào)節(jié)器，負(fù)端接基準(zhǔn)電壓Vref(n+1)。

所述n的取值與S3R電路拓?fù)涞膫€數(shù)一致。

所述功率二極管D₁～D_n分別與一個功率二極管并聯(lián)。

所述N型MOSFET Q₁門極連接另一個N型MOSFET的漏極，另一個N型MOSFET的門極與遲滯比較器及驅(qū)動器的輸出端相連，另一個N型MOSFET的源極接地。

所述遲滯比較器及驅(qū)動器的遲滯寬度與S3R電路拓?fù)涞倪t滯電壓寬度一致。

所述基準(zhǔn)電壓Vref(n+1)所對應(yīng)的開通門限或關(guān)斷門限在母線誤差調(diào)節(jié)器的輸出范圍內(nèi)。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)本實用新型的電路簡單可靠、節(jié)省成本，利用S3R電路拓?fù)浼澳妇€誤差放大器的工作特點，只增加功率二極管、N型MOSFET和與S3R電路拓?fù)湟恢碌倪t滯比較器及驅(qū)動器，實現(xiàn)過壓保護(hù)調(diào)節(jié)功能，大大節(jié)省了研制成本。

(2)本實用新型耗能小，原有過壓保護(hù)電路通過負(fù)載將能量全部耗散出去，對散熱等提出了較高的要求，而本實用新型通過將多余的電流進(jìn)行開關(guān)分流調(diào)節(jié)，只在功率二極管和N型MOSFET產(chǎn)生損耗，相比于原有方法，熱耗大大減小，且由于過壓保護(hù)電路、開路失效一級的二極管組成一個新的S3R電路拓?fù)?，其熱耗與正常S3R電路拓?fù)湟恢?，可認(rèn)為過壓保護(hù)電路基本無多余熱耗。

(3)本實用新型與原有過壓保護(hù)電路相比，原有過壓保護(hù)電路中母線過壓保護(hù)電路需要母線過壓檢測電路并配合遙控指令才能實現(xiàn)過壓保護(hù)功能的投入和切除，智能化水平不夠，而本實用新型依據(jù)遲滯比較器的特點，自主完成，不需外界的干擾，控制簡單可靠。

附圖說明

圖1為本實用新型的基于S3R的過壓保護(hù)電路圖；

圖2為本實用新型的母線誤差調(diào)節(jié)器輸出電壓與輸出電流的關(guān)系圖；

圖3為連接過壓保護(hù)拓?fù)浜蟮膎級S3R電路拓?fù)涫疽鈭D；

圖4為本實用新型的過壓保護(hù)電路的工作流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種基于S3R的航天用過壓保護(hù)電路，包括：n個功率二極管D₁～D_n、1個N型MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)Q₁和驅(qū)動N型MOSFET的遲滯比較器及驅(qū)動器，其中，n為正整數(shù)。構(gòu)成過壓保護(hù)電路的連接是：功率二極管(D₁～D_n)的陰極并聯(lián)在一起，連接到N型MOSFET Q₁的漏極，功率二極管(D₁～D_n)的陽級分別連接到所對應(yīng)的S3R電路拓?fù)渲?，連接到S3R電路拓?fù)涞哪妇€上任意兩個串聯(lián)的二極管的中間連接公共端，例如：其中一種連接方式可以如圖3所示，S3R電路拓?fù)涞哪妇€上兩個二極管并聯(lián)后與另外兩個并聯(lián)的二極管串聯(lián)，功率二極管(D₁～D_n)的陽級連接到四個二極管的公共端；功率二極管(D₁～D_n)的個數(shù)由S3R電路拓?fù)涞膫€數(shù)所決定，N型MOSFET Q₁的源級直接連接到地。N型MOSFET Q₁的門級連接到遲滯比較器的輸出部分。遲滯比較器的正端接S3R電路拓?fù)渲械哪妇€誤差調(diào)節(jié)器，負(fù)端接其基準(zhǔn)電壓Vref(n+1)。功率二極管(D₁～D_n)可以是單個功率二極管，也可以是按照航天可靠性要求，采用兩個功率二極管并聯(lián)組成。N型MOSFET Q₁可以是單個，也可以是按照航天可靠性要求，采用兩個N型MOSFET串聯(lián)組成，N型MOSFET Q₁門極連接另一個N型MOSFET的漏極，另一個N型MOSFET的門極與遲滯比較器及驅(qū)動器的輸出端相連，另一個N型MOSFET的源極接地。

過壓保護(hù)電路中遲滯比較器的遲滯寬度應(yīng)與正常S3R電路拓?fù)涞倪t滯電壓寬度一致，以保證其工作在過壓保護(hù)時，母線紋波與原有一致，其基準(zhǔn)電壓Vref(n+1)比其他S3R電路拓?fù)涞幕鶞?zhǔn)都高。

如圖2所示，過壓保護(hù)電路的基準(zhǔn)電壓Vref(n+1)的取值可以按照原有n級S3R的基準(zhǔn)值設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計取值，也可以比設(shè)計的基準(zhǔn)值高，但必須保證基準(zhǔn)電壓Vref(n+1)所對應(yīng)的開通門限和關(guān)斷門限在母線誤差調(diào)節(jié)器的輸出范圍內(nèi)。且遲滯寬度應(yīng)與正常S3R電路拓?fù)涞倪t滯電壓寬度一致，以保證其工作在過壓保護(hù)時，母線紋波與原有一致。

如圖2所示，母線誤差調(diào)節(jié)器的工作原理是輸出與母線電流相適應(yīng)的一個電壓值，母線所需電流與母線誤差調(diào)節(jié)器的輸出電壓成反比，也就是母線所需電流越小，母線誤差調(diào)節(jié)器輸出電壓越高。同時母線誤差調(diào)節(jié)器輸出電壓與母線電壓之間，滿足如下規(guī)律：母線電壓降低時，母線誤差調(diào)節(jié)器輸出電壓也降低，母線電壓升高時，母線誤差調(diào)節(jié)器輸出電壓也升高。

基于S3R的航天用過壓保護(hù)電路的工作流程圖如圖4所示：

正常情況下，母線誤差調(diào)節(jié)器的輸出電壓低于過壓保護(hù)電路的開通門限值，N型MOSFET Q₁斷開，過壓保護(hù)電路并不工作。當(dāng)n級S3R電路拓?fù)渲杏幸粋€拓?fù)涞腗OSFET發(fā)生開路失效時，該級S3R電路拓?fù)鋵⒉荒馨凑漳妇€誤差調(diào)節(jié)器的控制進(jìn)行分流調(diào)節(jié)，只能將太陽電池陣的電流傳輸?shù)侥妇€。

若母線所需電流大于一級太陽電池陣所提供的電流，此時母線誤差調(diào)節(jié)器會根據(jù)開路失效級S3R電路拓?fù)渌趎級S3R電路拓?fù)渲械奈恢?，產(chǎn)生相應(yīng)的變化，調(diào)節(jié)各級S3R電路拓?fù)涞墓ぷ鳡顟B(tài)，保證負(fù)載所需的電流，使母線電壓穩(wěn)定，此時過壓保護(hù)電路不工作。

若負(fù)載所需的電流小于一級太陽電池陣所需的電流，那么開路失效一級所提供的電流將大于負(fù)載所需的電流，造成母線過壓現(xiàn)象。此時的工作狀態(tài)為除了開路失效的拓?fù)淦潆娏鞴┙o母線外，其他n-1級S3R電路拓?fù)涠继幱诜至鳡顟B(tài)。母線誤差調(diào)節(jié)器的電壓隨之升高，當(dāng)其大于過壓保護(hù)電路所對應(yīng)的開通門限時，N型MOSFET Q₁閉合，將太陽電池陣的電流分流到地，母線電壓降低，母線誤差調(diào)節(jié)器的電壓也降低，當(dāng)其低于保護(hù)電路所對應(yīng)的閉合門限值時，N型MOSFET Q₁斷開，將太陽電池陣的電流供給母線，母線電壓升高，重復(fù)上述調(diào)節(jié)過程，母線電壓處于正常范圍內(nèi)，過壓保護(hù)電路處于工作狀態(tài)。此時過壓保護(hù)電路和開路失效中二極管電路將組合成一個新的S3R電路，其既能將太陽電池陣的電流通過保護(hù)電路分流到地，也能通過開路失效后的二極管通路將太陽電池陣電流輸送到母線。

本實用新型說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。