多通道智能配電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種多通道智能配電裝置，由電源模塊、電壓采集電路、FPGA電路、隔離通信接口電路和多個功率控制模塊組成；電源模塊電路的輸入端與外部電源連接，輸出端與裝置本體內(nèi)部其他電路的電源輸入端連接；電壓采集電路的輸入端與外部電源連接，輸出端與FPGA電路的數(shù)據(jù)輸入端連接；隔離通信接口電路的一端與外部總線相連，另一端與FPGA電路的通信接口相連；每個功率控制模塊的電源輸入端與外部電源正極連接，控制端與FPGA電路的一控制輸出端連接，狀態(tài)反饋端與FPGA電路的一數(shù)據(jù)采集口連接，供電輸出端與一外部負載設(shè)備相連。本實用新型具有硬件電路復(fù)雜度低、可靠性高、并行處理能力強、對硬件的兼容性好、通用程度高及可擴展性強等優(yōu)點。
【專利說明】
多通道智能配電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及智能配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多通道智能配電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電源是現(xiàn)代化武器裝備運行的基礎(chǔ)，而電源的分配與管理則是武器裝備供配電系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。在國外，上世紀八十年代中期就提出了飛機不間斷供電的理念，并由此推動了智能配電技術(shù)的發(fā)展。實現(xiàn)武器裝備的不間斷供電，需要系統(tǒng)中的配電裝置具有工作狀態(tài)自檢測、用電設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測及故障隔離，對電源干擾具有容錯等能力。由于武器系統(tǒng)用電設(shè)備數(shù)量多，因此對配電裝置的故障并行處理能力的要求高。目前，國內(nèi)配電裝置通常采用單處理器輪詢控制及多處理器獨立控制兩種智能控制方式來對多個用電設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測及智能控制；但前者不具備并行處理能力，在兩個以上用電設(shè)備同時出現(xiàn)短路等極端條件下不具備隔離多個故障的能力；而后者具備并行處理能力，但存在系統(tǒng)硬件組成復(fù)雜、可靠性低等顯著缺點。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是單微處理器進行多通道配電管理方式不具備并行處理能力，而多微處理器存在系統(tǒng)硬件組成復(fù)雜和可靠性低等問題，提供一種多通道智能配電裝置。
[0004]為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種多通道智能配電裝置，包括裝置本體，所述裝置本體由電源模塊、電壓采集電路、FPGA電路、隔離通信接口電路和多個功率控制模塊組成；電源模塊電路的輸入端與外部電源連接，輸出端與裝置本體內(nèi)部其他電路的電源輸入端連接；電壓采集電路的輸入端與外部電源連接，輸出端與FPGA電路的數(shù)據(jù)輸入端連接;隔離通信接口電路的一端與外部總線相連，另一端與FPGA電路的通信接口相連;每個功率控制模塊的電源輸入端與外部電源正極連接，控制端與FPGA電路的一控制輸出端連接，狀態(tài)反饋端與FPGA電路的一數(shù)據(jù)采集口連接，供電輸出端與一外部負載設(shè)備相連。
[0006]上述方案中，功率控制模塊由驅(qū)動電路、開關(guān)電路、電流傳感器、調(diào)理電路和A/D采樣電路組成;驅(qū)動電路的輸入端形成功率控制模塊的控制端，驅(qū)動電路的輸出端與開關(guān)電路的控制端連接;開關(guān)電路的輸入端形成功率控制模塊的電源輸入端;開關(guān)電路的輸出端形成功率控制模塊的供電輸出端；電流傳感器隔離感應(yīng)供電輸出端電流，電流傳感器的輸出端連接調(diào)理電路的輸入端，調(diào)理電路的輸出端連接A/D采樣電路的輸入端，A/D采樣電路的輸出端形成功率控制模塊的狀態(tài)反饋端。
[0007]上述方案中，電源模塊由濾波器、第一DC/DC模塊、第二DC/DC模塊、二極管D1、二極管D2和多路LDO組成;濾波器輸入端形成電源模塊的輸入端;濾波器的輸出端連接第一 DC/DC模塊和第二 DC/DC模塊的輸入端;第一 DC/DC模塊的輸出端正極與二極管Dl的正極相連，第二 DC/DC模塊的輸出端正極與二極管D2的正極相連;第一 DC/DC模塊的輸出端負極與第二DC/DC模塊的輸出端負極相連后，連接多路LDO的負端;二極管Dl的負極和二極管D2的負極相連后，連接多路LDO的輸入端;多路LDO的端出端形成電源模塊的輸出端。
[0008]上述方案中，隔離通信接口為CAN總線收發(fā)電路、RS422總線收發(fā)電路或RS485總線收發(fā)電路。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型將多個功率控制模塊與FPGA電路結(jié)合來實現(xiàn)對武器系統(tǒng)的不同用電設(shè)備進行配電控制。多個功率控制模塊采用不同功率和/或不同種類的開關(guān)電路，實現(xiàn)小功率、中功率到大功率的配電應(yīng)用，而FPGA具有的并行處理特點，能同時對多通道的供配電進行監(jiān)測和保護，各通道可定制不同的反時限保護曲線，使得保護更加精準。因此本實用新型用于型號配電管理，使得系統(tǒng)具有硬件電路復(fù)雜度低、可靠性高、并行處理能力強、對硬件的兼容性好、通用程度高及可擴展性強等優(yōu)點。
【附圖說明】

[0010]圖1為一種多通道智能配電裝置的原理圖。
[0011 ]圖2為電源模塊的原理框圖。
[0012]圖3為功率控制模塊的原理框圖。
【具體實施方式】
[0013]一種多通道智能配電裝置，如圖1所示，主要由電源模塊、電壓采集電路、FPGA電路、隔離通信接口電路和多個功率控制模塊組成。
[0014]電源模塊電路輸入端與外部電源相連；電源模塊輸出端與內(nèi)部其他電路的電源輸入端相連，為內(nèi)部電路提供電源。在本實用新型優(yōu)選實施例中，電源模塊，由圖2所示，由濾波器、第一 DC/DC模塊、第二 DC/DC模塊、二極管Dl、二極管D2、多路LDO (低壓差線性穩(wěn)壓器)組成。濾波器輸入端與外部電源輸入端相連;濾波器的輸出端作為第一DC/DC模塊和第二DC/DC模塊的輸入端;第一 DC/DC模塊輸出端正極與二極管Dl正極相連;第二 DC/DC模塊輸出端正極與二極管D2正極相連;第一 DC/DC模塊輸出端負極與第二 DC/DC模塊負極相連并作為多路LDO負端;二極管Dl負極和二極管D2負極相連并作為多路LDO的輸入端;多路LDO端出端為內(nèi)部電路供電。
[0015]電壓采集電路輸入端與外部電源相連，輸出端與FPGA電路數(shù)據(jù)輸入端相連，采集外部輸入電源的電壓給FPGA電路處理。
[0016]每個功率控制模塊的電源輸入端與外部電源正極連接，控制端與FPGA電路的一控制輸出端連接，狀態(tài)反饋端與FPGA電路的一數(shù)據(jù)采集口連接，供電輸出端與一外部負載設(shè)備相連。在本實用新型優(yōu)選實施例中，功率控制模塊，如圖3所示，由驅(qū)動電路、開關(guān)電路、電流傳感器、調(diào)理電路、A/D采樣電路組成。FPGA電路的控制輸出端作為驅(qū)動電路的控制輸入端，驅(qū)動電路的輸出端作為開關(guān)電路的控制端;開關(guān)電路的輸入端與電源輸入+端相連;開關(guān)電路的輸出端與供電輸出相連；電流傳感器隔離感應(yīng)供電輸出端電流；電流傳感器輸出端作為調(diào)理電路輸入端;調(diào)理電路輸出端作為A/D采樣電路的輸入端;A/D采樣電路的輸出端與FPGA電路數(shù)據(jù)采集口相連。通過采用不同功率和/或不同種類的開關(guān)電路，實現(xiàn)小功率、中功率到大功率的配電應(yīng)用。
[0017]隔離通信接口電路與FPGA電路的通信接口相連，實現(xiàn)外部總線與FPGA電路信號的隔離通信。在本實用新型中，隔離通信接口可以為CAN總線收發(fā)電路、RS422總線收發(fā)電路或RS485總線收發(fā)電路。
[0018]FPGA電路完成通信管理、信息處理，通斷控制功能和過壓欠壓保護，過流保護功能，其內(nèi)部所運行程序均為現(xiàn)有技術(shù)常用的程序。FPGA電路通過隔離總線接口電路接收上位機命令，控制相應(yīng)通路的功率控制模塊的通斷，實時監(jiān)測輸入電源的電壓，當滿足過壓欠壓條件時進行關(guān)斷;實時監(jiān)測各個通道的電流信號，當某通斷當某通道或多個通道供電發(fā)生過流并滿足所在通道的過流保護條件時，F(xiàn)PGA輸出斷開相應(yīng)供電通道的控制信號，使相應(yīng)通道的功率控制模塊斷開，從而實現(xiàn)了智能配電保護，有效的保護了負載。FPGA對多通道供電的電流信號與電源電壓信號進行并行采集和處理，提高了多通道供電實時保護。用單個集成電路電路芯片實現(xiàn)了并行采集和處理，電路簡單，降低了成本，提高了可靠性，具有工作可靠性高、體積小重量輕等特點，可實現(xiàn)各配電系統(tǒng)的新型智能配電。
[0019]本實用新型采用多個多個功率控制模塊與FPGA電路結(jié)合，實現(xiàn)了配電系統(tǒng)多通道配電的實時監(jiān)測與并行保護。提高了多通道智能配電系統(tǒng)智能保護的實時性和精確性。由于采用FPGA可編輯邏輯器件，可根據(jù)實際負載選擇相應(yīng)的保護曲線，配置相應(yīng)的保護算法進行更新即可，提供了多通道智能配電的靈活性，具有良好的多負載系統(tǒng)匹配適應(yīng)性能。
【主權(quán)項】
1.多通道智能配電裝置，包括裝置本體，其特征在于:所述裝置本體由電源模塊、電壓采集電路、FPGA電路、隔離通信接口電路和多個功率控制模塊組成； 電源模塊電路的輸入端與外部電源連接，輸出端與裝置本體內(nèi)部其他電路的電源輸入端連接； 電壓采集電路的輸入端與外部電源連接，輸出端與FPGA電路的數(shù)據(jù)輸入端連接； 隔離通信接口電路的一端與外部總線相連，另一端與FPGA電路的通信接口相連； 每個功率控制模塊的電源輸入端與外部電源正極連接，控制端與FPGA電路的一控制輸出端連接，狀態(tài)反饋端與FPGA電路的一數(shù)據(jù)采集口連接，供電輸出端與一外部負載設(shè)備相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道智能配電裝置，其特征在于:功率控制模塊由驅(qū)動電路、開關(guān)電路、電流傳感器、調(diào)理電路和A/D采樣電路組成;驅(qū)動電路的輸入端形成功率控制模塊的控制端，驅(qū)動電路的輸出端與開關(guān)電路的控制端連接;開關(guān)電路的輸入端形成功率控制模塊的電源輸入端;開關(guān)電路的輸出端形成功率控制模塊的供電輸出端；電流傳感器隔離感應(yīng)供電輸出端電流，電流傳感器的輸出端連接調(diào)理電路的輸入端，調(diào)理電路的輸出端連接A/D采樣電路的輸入端，A/D采樣電路的輸出端形成功率控制模塊的狀態(tài)反饋端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道智能配電裝置，其特征在于:電源模塊由濾波器、第一DC/DC模塊、第二 DC/DC模塊、二極管D1、二極管D2和多路LDO組成； 濾波器輸入端形成電源模塊的輸入端;濾波器的輸出端連接第一 DC/DC模塊和第二 DC/DC模塊的輸入端;第一 DC/DC模塊的輸出端正極與二極管Dl的正極相連，第二 DC/DC模塊的輸出端正極與二極管D2的正極相連;第一 DC/DC模塊的輸出端負極與第二 DC/DC模塊的輸出端負極相連后，連接多路LDO的負端;二極管Dl的負極和二極管D2的負極相連后，連接多路LDO的輸入端;多路LDO的端出端形成電源模塊的輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道智能配電裝置，其特征在于:隔離通信接口為CAN總線收發(fā)電路、RS422總線收發(fā)電路或RS485總線收發(fā)電路。
【文檔編號】H02J1/00GK205724890SQ201620651614
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】陸玉芳, 陳春海, 黃敏, 蔡黎彬, 何流軍
【申請人】桂林航天電子有限公司