[實用新型]一種帶短路保護功能的配電電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921509544.5
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN210958136U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 鹿才華;田塬潤;張賢濤;呂鵬強;李陽;張慶君;戴超;劉立平
• 申請（專利權）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/36;H02H7/22;H02H3/06
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡玉

本實用新型提供了一種帶短路保護功能的配電電路，其包括功率開關電路、信號放大電路、邏輯判斷電路、軟啟驅動電路和啟動封口電路；所述功率開關電路的信號輸出端與信號放大電路的輸入端連接，信號放大電路的輸出端通過邏輯判斷電路與軟啟驅動電路的一個輸入端連接，啟動封口電路的輸出端與軟啟驅動電路的另一個輸入端連接，軟啟驅動電路的輸出端與功率開關電路的信號輸入端連接。本實用新型的技術方案電路構成簡單，具備短路保護和通斷控制功能，在接通瞬間具備浪涌電流抑制功能，發(fā)生保護后電路可重啟，故障消除后可正常供電；負載短路瞬間功率開關壓降低、功耗小，電路響應時間短，短路電流峰值可控，短路期間對其他用電負載工作無影響。

技術領域

本實用新型屬于衛(wèi)星供配電領域，尤其涉及一種帶短路保護功能的配電電路。

背景技術

衛(wèi)星供配電一般采用集中供電、分散配電的方式，由一臺供電設備即電源控制器產生衛(wèi)星所需的穩(wěn)定供電母線，經配電器和線纜分送至各個用電負載。配電器在各配電支路上均設置了獨立的熔斷器和繼電器開關。為了防止繼電器接通瞬間浪涌大電流造成繼電器觸點燒毀或熔斷器損壞，還需設計專門的浪涌抑制電路。當某路用電負載或線纜發(fā)生短路后，短路電流以快速上升，流過熔斷器的大電流能量將熔斷器熔斷，斷開故障支路與供電母線的連接，起到保護整星供電母線的作用。

目前星載合成孔徑雷達、激光、電推進等技術發(fā)展迅速，它們用電負載需求的功率可達5KW～20KW，用電電壓為一般為100V母線，需求電流可達數十安至幾百安。一方面高壓大電流繼電器在宇航應用中無合適產品可選用，另一方面目前可供選擇的宇航級熔斷器最大電流值僅為15A，典型熔斷時間達ms級，熔斷需求能量批次差異大，且用在大電流場合往往需要采用多只并聯(lián)形式，但衛(wèi)星一般要求最大并聯(lián)數量為4只，因此最大輸出功率僅達3KW左右，難以應用在更高功率場合。而且并聯(lián)會進一步增加了熔斷能量，實測熔斷瞬間熔斷電流上升斜率大于10⁶A/S，熔斷期間還會造成以下問題：

(1)熔斷電流受線路內阻影響幅值不可控，最大峰值可達到數百安乃至上千安，導致供電鏈路中半導體器件擊穿失效，引起二次故障，嚴重影響整星供配電安全；

(2)供電母線下降幅值達數十伏，輕則引起其他用電設備欠壓復位，重則觸發(fā)供電設備內部過流保護，導致整星掉電，造成不可挽回的損失。

熔斷器為非自恢復器件，熔斷后用電負載的供電鏈路處于斷開狀態(tài)，即使用電負載短路故障消除，也無法為其正常供電。由于衛(wèi)星在軌期間無法更換熔斷器，將導致該用電載荷永久損失，影響整星工作。

歐洲航天局ESA提出了采用固態(tài)限流保護器替代熔斷器和繼電器開關，并在低壓28V、42V母線上得以廣泛應用。其工作原理是在短路之后的一段時間內強制固態(tài)開關工作在線性電阻區(qū)限制短路電流大小，此時母線電壓全部降落在固態(tài)開關兩端。在限流時間段內固態(tài)開關實際功耗等于母線電壓乘以限流保護值，在低壓、小功率場合該值(一般為幾百瓦)小于固態(tài)開關額定功耗，因此可以起到較好的保護作用。但在高壓、大功率場合，限流器件固態(tài)功率將達數前瓦乃至上萬瓦，超過固態(tài)器件可承受的最大功耗，導致固態(tài)器件燒毀，因此該技術難以應用在高壓、大功率場合。

在工業(yè)應用中，產品均具備可維修性，因此一般通過在用電入口串聯(lián)熔斷器實現(xiàn)短路保護故障隔離。目前可查詢到有些DCDC開關電源變換器產品也設計了短路保護功能，如圖1所示，其功率開關管、采樣電阻一般串聯(lián)在變壓器和電源回線之間，當未發(fā)生短路故障時功率開關在脈寬調制PWM控制下處于頻繁開關狀態(tài)以產生交流方波供變壓器或電感等磁性器件傳遞能量。當電源輸出端出現(xiàn)短路故障后，PWM變?yōu)槌５蜖顟B(tài)，功率開關被斷開。由于其采樣電阻設置在電源回線處，當前端電路，如EMC 濾波電路、變壓器電路等出現(xiàn)短路故障時其無法起到保護作用。另外同配電電路中功率開關正常工作為導通狀態(tài)不同，其功率開關始終處于通斷交替狀態(tài)，因此綜上兩個原因這種保護電路無法應用在配電電路中。

實用新型內容