[發(fā)明專利]一種用于主備份嵌入式系統(tǒng)的自動(dòng)切換電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910896600.3
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110837438B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周世亮;付贊松;蔣坤;馬季軍;屈誠志;陳啟忠;張翊臣;侯飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14;G06F11/07;G06F1/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發(fā)明提供的一種用于主備份嵌入式系統(tǒng)的自動(dòng)切換電路，包括復(fù)位計(jì)數(shù)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電流放大電路；本發(fā)明在主備份冗余的嵌入式系統(tǒng)主份CPU電路異常時(shí)，主份CPU看門狗電路周期性輸出復(fù)位信號RSTZ，復(fù)位計(jì)數(shù)電路拾取RSTZ信號上升沿并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)次數(shù)達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)值時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路拾取復(fù)位計(jì)數(shù)電路的輸出信號上升沿，并形成固定脈寬的高電平單穩(wěn)態(tài)信號輸出，該信號在經(jīng)過電流放大驅(qū)動(dòng)電路后，可直接驅(qū)動(dòng)切換繼電器線圈電阻，實(shí)現(xiàn)主備份冗余嵌入式系統(tǒng)的自動(dòng)主備份切換功能，提高主備份冗余嵌入式系統(tǒng)工作的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天飛行器主備份冗余嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及航天飛行器在軌飛行無人值守的情況下，一種主備份冗余設(shè)計(jì)情況下的主份自動(dòng)切換備份電路。

背景技術(shù)

主備份嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)是可靠性技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，航天器嵌入式系統(tǒng)大量使用主備份冷熱冗余的設(shè)計(jì)狀態(tài)。考慮到目前航天器在軌運(yùn)行時(shí)多為無人值守，在主份嵌入式系統(tǒng)工作異常時(shí)，尤其在對故障和異常恢復(fù)有很強(qiáng)時(shí)間要求的場合下，可自動(dòng)切換至冷備份電路工作就顯得非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種主備份嵌入式系統(tǒng)的自動(dòng)切換電路，以實(shí)現(xiàn)主份嵌入式電路工作異常情況下，自動(dòng)切換至冷備份電路工作的功能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于主備份嵌入式系統(tǒng)的自動(dòng)切換電路，包括：復(fù)位計(jì)數(shù)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和電流放大驅(qū)動(dòng)電路；

在主份CPU電路工作發(fā)生異常時(shí)，復(fù)位計(jì)數(shù)電路拾取主份CPU周期性復(fù)位信號RSTZ的上升沿，并對該周期性上升沿信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)次數(shù)達(dá)到設(shè)定值后，復(fù)位計(jì)數(shù)電路輸出高電平信號；

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路拾取復(fù)位計(jì)數(shù)電路輸出高電平信號的上升沿，并形成固定脈寬的高電平單穩(wěn)態(tài)輸出信號；

電流放大驅(qū)動(dòng)電路對單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路輸出的高電平單穩(wěn)態(tài)信號進(jìn)行電流放大，并通過28V上拉電源，用于驅(qū)動(dòng)主備份切換繼電器線圈電阻，執(zhí)行繼電器切換操作。

所述復(fù)位計(jì)數(shù)電路保證系統(tǒng)每次重新上電后，自動(dòng)切換電路的復(fù)位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初始值為0。

所述復(fù)位計(jì)數(shù)電路包括復(fù)位電阻R1、復(fù)位電容C1，計(jì)數(shù)器電路D1；復(fù)位電阻R1一端接地，另一端同時(shí)接計(jì)數(shù)器電路D1的RST輸入腳和復(fù)位電容C1的一端，復(fù)位電容C1另一端接+5V電源；所述復(fù)位電阻R1和復(fù)位電容C1組成計(jì)數(shù)器復(fù)位電路。

所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路包括時(shí)間常數(shù)電阻R2、時(shí)間常數(shù)電容C2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D2；時(shí)間常數(shù)電阻R2一端接+5V電源，時(shí)間常數(shù)電阻R2另一端同時(shí)接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D2的RC輸入腳和時(shí)間常數(shù)電容C2一端，時(shí)間常數(shù)電容C2另一端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D2的C輸入腳，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D2的A輸入腳接上述復(fù)位計(jì)數(shù)電路中計(jì)數(shù)器電路D1的Q7端；所述常數(shù)電阻R2、時(shí)間常數(shù)電容C2組成時(shí)間常數(shù)電路，控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路輸出高電平單穩(wěn)態(tài)脈寬的時(shí)間長度；

所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的單穩(wěn)態(tài)高電平寬度，由時(shí)間常數(shù)電阻R2和時(shí)間常數(shù)電容C2組成的RC時(shí)間常數(shù)決定，單穩(wěn)態(tài)高電平寬度設(shè)計(jì)留有裕度，保證自動(dòng)切換電路繼電器可靠切換。

所述單穩(wěn)態(tài)高電平寬度設(shè)計(jì)留有的裕度＝(B1-A1)/A1，其中A1為驅(qū)動(dòng)指令電平需求時(shí)間寬度，B1為RC時(shí)間常數(shù)。

所述電流放大驅(qū)動(dòng)電路，包括NPN三極管Q1、NPN三極管Q2、繼電器線圈電阻R3；NPN三極管Q1的e級接地，NPN三極管Q1的b級接Q2的e級，NPN三極管Q1的c級同時(shí)接NPN三極管Q2的c級和繼電器線圈電阻R3的一端，R3的另外一端接+28V電源，NPN三極管Q2的e級接上述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D2的Q端。

所述NPN三極管Q1、NPN三極管Q2級聯(lián)構(gòu)成達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路，配合+28V上拉電源使用，對單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出高電平脈寬帶載電流進(jìn)行兩級放大，電流放大倍數(shù)設(shè)計(jì)留有裕度，保證自動(dòng)切換電路繼電器的可靠切換。