一种充电分流功率调节器

技术领域

本发明涉及航天电源控制技术领域，特别涉及一种充电分流功率调节器。

背景技术

目前，含有过充保护电路的功率调节器，多采用滞环比较器形式的过充保护电路。当蓄电池组电压高于功率调节器过充电路电压设定的上限时，此时过充电路起作用，太阳阵不再给蓄电池组充电而进行分流，防止蓄电池组过充。由于是滞环比较器，当蓄电池组电压逐渐降低时，功率调节器过充电路并不会立马解除保护作用。只有当蓄电池组电压降到过充保护电路电压下限时，过充电路才会解除保护功能。而蓄电池组的充电终压值一般都大于保护电路电压的下限，所以在蓄电池组电压从蓄电池组电压设定值降到保护电路电压下限时，一般的功率调节器的逻辑电路可能会关断分流管，导致太阳阵所有的能量都提供给全调节母线而使全调节母线电压过高，甚至烧坏。针对常用含过充保护电路的功率调节器，对其进行改进，设置故障重置电路，避免上述危害的可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电分流功率调节器，确保蓄电池组的电压降到过充电路电压设定值的下限，过充电路退出保护时，分流阵的开关管才允许导通。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种充电分流功率调节器，包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第一与非门、第二与非门、第三与非门、滞环比较器、三极管Q1、第四二极管D4、第五二极管D5、第一差分放大器A1、第二差分放大器A2、第一比例积分运算器F1、第二比例积分运算器F2、第一比较器L1、第二比较器L2、第一电阻R1、第二电阻R2；

太阳电池正端连接第一二极管D1的阳极、第一二极管D1的阴极连接第二二极管D2的阳极、第二二极管D2的阴极经全调节母线连接负载，为负载供电；

太阳电池正端还连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接第二开关管M2的源级、第二开关管M2的漏极连接第三开关管M3的源级，第三开关管M3的漏极，经蓄电池母线连接蓄电池，为蓄电池供电；

第一差分放大器A1的正向输入端V11连接蓄电池母线，负向输入端接地，输出端连接第一比例积分运算器F1的正向输入端，第一比例积分运算器F1的负向输入端连接蓄电池电压基准U1，第一比例积分运算器F1的输出端连接第一比较器L1的正向输入端；

第二差分放大器A2的正向输入端V21连接全调节母线，负向输入端接地，输出端连接第二比例积分运算器F2的正向输入端，第二比例积分运算器F2的负向输入端连接母线电压基准U1，第二比例积分运算器F2的输出端连接第二比较器L2的正向输入端；

第一比较器L1和第二比较器L2的负向输入端均连接锯齿波发生器的输出端；第一比较器L1和第二比较器L2的输出端连接至第一与非门的输入端，第一与非门的输出端与第二比较器L2的输出端连接第二与非门的输入端，第二与非门的输出端连接第二开关管M2的栅极；第一与非门的输出端与基准电压连接第三与非门的输入端，第三与非门的输出端连接第一开关管M1的栅极、第一开关管M1的漏极接地、源级连接至太阳电池阵的正端；

第一比较器L1的输出端同时连接第五二级管D5的阴极，第五二级管的阳极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间；

滞环比较器的输入端分别连接蓄电池组电压实际值和蓄电池组充电终压值，滞环比较器的输出端连接三极管Q1的基极、三极管的集电极连接第三开关管M3的源极和第四二极管D4的阳极，第四二极管D4的阴极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间；

第一电阻R1的一端连接基准电压另一端连接第二电阻R2一端，第二电阻R2的另一端接地。

进一步的，还包括第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8；

所述第六二极管D6与第一二极管D1并联；第七二极管D7与第二二极管D2并联；第八二极管D8与第三二极管D3并联。

进一步的，还包括第九二极管D9、第十二极管D10；

第九二极管D9与第四二极管D4串联，第九二极管D9的阳极连接第四二极管D4的阴极，阴极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间；

第十二极管D10与第五二极管D5串联，第十二极管D10的阳极连接第五二极管D5的阴极，阴极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间。

进一步的，所述第一电阻R1的阻值范围为1k～1.5k，第二电阻R2的阻值范围为80k～100kΩ。

进一步的，所述第一比例积分运算器F1包括电容、电阻、放大器；

放大器的正向输入端为第一比例积分运算器F1的正向输入端，放大器的负向输入端为第一比例积分运算器F1的负向输入端，连接电阻的一端，电阻的另一端连接电容，电容连接放大器的输出端。

本发明提供的充电分流功率调节器取得的有益效果是：

(1)本发明在蓄电池组的电压下降到小于过充电路电压下限设定值时，滞环比较器输出高电压，三极管Q1导通，第三那开关管M3导通，第四二极管D4导通，功率调节器输出端的电压被钳位在低电平，第五二极管D5截止，不影响正常情况下S4R的电路控制逻辑，可以确保蓄电池组的电压降到过充电路电压设定值的下限，过充电路退出保护时，分流阵的开关管才允许截止。

(2)本发明全调节母线和蓄电池母线通过并联的二极管连接至太阳能电池，抬高了阈值增加了可靠性。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1是应用于改进型功率调节器电路构成图；

图2是应用于改进型功率调节器电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的充电分流功率调节器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本发明提供了一种应用于功率调节器的改进型过充保护电路，该电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第一与非门、第二与非门、第三与非门、滞环比较器、三极管Q1、第四二极管D4、第五二极管D5、第一差分放大器A1、第二差分放大器A2、第一比例积分运算器F1、第二比例积分运算器F2、第一比较器L1、第二比较器L2、第一电阻R1、第二电阻R2；第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8；第九二极管D9、第十二极管D10。

太阳电池正端连接第一二极管D1的阳极、第一二极管D1的阴极连接第二二极管D2的阳极、第二二极管D2的阴极经全调节母线连接负载，为负载供电；

太阳电池正端还连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接第二开关管M2的源级、第二开关管M2的漏极连接第三开关管M3的源级，第三开关管M3的漏极，经蓄电池母线连接蓄电池，为蓄电池供电；

第一差分放大器A1的正向输入端V11连接蓄电池母线，负向输入端接地，输出端连接第一比例积分运算器F1的正向输入端，第一比例积分运算器F1的负向输入端连接蓄电池电压基准U1，第一比例积分运算器F1的输出端连接第一比较器L1的正向输入端；

第二差分放大器A2的正向输入端V21连接全调节母线，负向输入端接地，输出端连接第二比例积分运算器F2的正向输入端，第二比例积分运算器F2的负向输入端连接母线电压基准U1，第二比例积分运算器F2的输出端连接第二比较器L2的正向输入端；

第一比较器L1和第二比较器L2的负向输入端均连接锯齿波发生器的输出端；第一比较器L1和第二比较器L2的输出端连接至第一与非门的输入端，第一与非门的输出端与第二比较器L2的输出端连接第二与非门的输入端，第二与非门的输出端连接第二开关管M2的栅极；第一与非门的输出端与基准电压连接第三与非门的输入端，第三与非门的输出端连接第一开关管M1的栅极、第一开关管M1的漏极接地、源级连接至太阳电池阵的正端；

第一比较器L1的输出端同时连接第五二级管D5的阴极，第五二级管的阳极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间；

滞环比较器的输入端分别连接蓄电池组电压实际值和蓄电池组充电终压值，滞环比较器的输出端连接三极管Q1的基极、三极管的集电极连接第三开关管M3的源极和第四二极管D4的阳极，第四二极管D4的阴极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间；

第一电阻R1的一端连接基准电压另一端连接第二电阻R2一端，第二电阻R2的另一端接地。

第六二极管D6与第一二极管D1并联；第七二极管D7与第二二极管D2并联；第八二极管D8与第三二极管D3并联。

第九二极管D9与第四二极管D4串联，第九二极管D9的阴极连接第四二极管D4的阳极，阳极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间；

第十二极管D10与第五二极管D5串联，第十二极管D10的阴极连接第五二极管D5的阳极，阳极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间。

所述第一电阻R1的阻值范围为1k～1.5k，第二电阻R2的阻值范围为80k～100kΩ。

所述第一比例积分运算器F1和第二比例积分运算器F2包括电容、电阻、放大器；

放大器的正向输入端为第一比例积分运算器F1的正向输入端，放大器的负向输入端为第一比例积分运算器F1的负向输入端，连接电阻的一端，电阻的另一端连接电容，电容连接放大器的输出端。

本发明的工作原理是：当蓄电池组实际电压高于蓄电池组过充保护电路设定电压时，滞环比较器输出低电压，三极管Q1关断，第三开关管M3关断，第四二极管D4不导通，a点的电压被钳位在+12V。此时太阳电池阵不再给蓄电池组充电，随后蓄电池组电压下降；在蓄电池组的电压下降到蓄电池组电压设定值的过程中，V14输出低电平，此时第五二极管D5导通，使V14的电压钳位在高电平。从而避免了逻辑电路可能判断为蓄电池组需要充电，从而关断第一开关管M1，导致所有的太阳阵电流都提供给全调节母线，造成全调节母线过流，甚至烧毁。在蓄电池组的电压下降到小于过充电路电压下限设定值时，滞环比较器输出高电压，三极管Q1导通，第三那开关管M3导通，第四二极管D4导通，功率调节器输出端a点的电压被钳位在低电平，第五二极管D5截止，不影响正常情况下S4R的电路控制逻辑，如图2所示。

实施例：

某型号电源控制器电性件阶段采用一般的功率调节器，在试验过程中出现了分流管因为过充保护电路误关断的情况，导致全调节母线电压升高，偏离全调节母线电压设定值很大。分析原因，如上所述。后对其进行改进，故障重置电路的二极管(D4)和二极管(D5)选用的均为BZG1D，电阻R1的阻值为1kΩ，电阻R2的阻值为100kΩ。同样试验条件下，未在出现全调节母线电压升高的情况。将该故障重置电路断开后，全调节母线又出现升高故障。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。