阅读说明：本技术 星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路 (Pulse type over-discharge protection and recovery control circuit of satellite-borne storage battery ) 是由 吕红强 魏世隆 梁晓华 王妍 郭泉良 郭苗苗 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路,包括过放保护控制电路、过放恢复控制电路、放电开关控制电路和蓄电池组,所述蓄电池组的输入正线通过所述放电开关控制电路向母线V_BUS供电,所述过放保护控制电路、过放恢复控制电路的输出端分别与所述放电开关控制电路连接。本发明的有益效果是：控制方式简单可靠,配置灵活,抗干扰能力强,能实现卫星蓄电池组持续放电至电压下限值时,切断蓄电池组放电开关,防止蓄电池组因为过放电而损坏,当卫星蓄电池组持续充电至电压上限值时,接通蓄电池组放电开关,恢复向母线供电。(The invention provides a pulse type over-discharge protection and recovery control circuit of a satellite-borne storage battery, which comprises an over-discharge protection control circuit, an over-discharge recovery control circuit, a discharge switch control circuit and a storage battery pack, wherein an input positive line of the storage battery pack supplies power to a BUS V _ BUS through the discharge switch control circuit, and output ends of the over-discharge protection control circuit and the over-discharge recovery control circuit are respectively connected with the discharge switch control circuit. The invention has the beneficial effects that: the control mode is simple and reliable, the configuration is flexible, the anti-jamming capability is strong, the discharging switch of the storage battery pack can be switched off when the satellite storage battery pack continuously discharges to the lower voltage limit value, the storage battery pack is prevented from being damaged due to over-discharging, and the discharging switch of the storage battery pack is switched on when the satellite storage battery pack continuously charges to the upper voltage limit value, so that power supply to the bus is recovered.)

星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路

技术领域

本发明涉及过放保护及恢复控制电路，尤其涉及一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路。

背景技术

卫星蓄电池组的主要功能是，当卫星主能源太阳电池阵输出功率不能满足卫星功率需求时，或在地影区内，由蓄电池组补充给卫星其他用电设备供电。

由于锂离子蓄电池组的高电压和高比能量，被航天器广泛应用。卫星在轨运行期间，可能会因为异常情况导致蓄电池组持续放电，为防止蓄电池组过放电而损坏，导致后续即使卫星状态好转也无法正常工作，因此，需要设计蓄电池组过放保护电路。

当卫星状态好转，太阳电池阵能够有足够的输出功率给蓄电池组充电，蓄电池组的电压会持续升高，当蓄电池组电压升高至一定值时，也就意味着蓄电池组有了足够多的能量满足卫星负载功率需求，此时可以接通放电开关，由蓄电池组给卫星供电。

由于继电器过电流能力较差，容易发生粘连故障，而且尺寸较大，导致使用很不方便，由于MOS管的过电流能力强，而且方便设计缓启动功能，卫星的放电开关开始使用MOS管替代继电器。但MOS管的开通和关断都需要由持续的高电平或低电平进行控制，控制信号由逻辑芯片产生，如果逻辑信号受到干扰，发生信号短时抖动，可能会导致MOS管关断，蓄电池组无法向母线供电，导致整星掉电，影响到卫星的供电安全。

基于此，采用MOS管做为主功率通路，采用继电器作为控制信号，为一种比较安全可靠性的解决办法，但继电器的控制信号需要脉冲信号，需要设计一种能够产生脉冲信号的电路，在蓄电池组电压较低时，输出脉冲信号，控制继电器断开，继电器动作完成后，脉冲信号即消失，完成蓄电池组过放电保护；在蓄电池组电压逐步恢复至较高值时，输出另一种脉冲信号，控制继电器接通，继电器动作完成后，脉冲信号即消失。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路。

本发明提供了一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路，包括过放保护控制电路、过放恢复控制电路、放电开关控制电路和蓄电池组，所述蓄电池组的输入正线通过所述放电开关控制电路向母线V_BUS供电，所述过放保护控制电路、过放恢复控制电路的输出端分别与所述放电开关控制电路连接，所述放电开关控制电路包括继电器K1、电阻R9、MOS管V1、二极管D1、电阻R1、二极管D2、电阻R19，所述MOS管V1的栅极通过所述电阻R9分别与所述继电器K1的引脚8、引脚5连接，所述MOS管V1的源极与所述述蓄电池组的输入正线连接，所述述MOS管V1的漏极接母线V_BUS，所述继电器K1的引脚9、引脚4接地，所述过放保护控制电路包括过放保护逻辑控制电路和驱动芯片Q1，所述驱动芯片Q1的基极与所述过放保护逻辑控制电路的输出端连接，所述驱动芯片Q1的发射极接地，所述驱动芯片Q1的集电极与所述继电器K1的引脚7连接，所述驱动芯片Q1的集电极与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极通过所述电阻R1与所述继电器K1的引脚12连接，所述过放恢复控制电路包括过放恢复逻辑控制电路和驱动芯片Q2，所述驱动芯片Q2的基极与所述过放恢复逻辑控制电路的输出端连接，所述驱动芯片Q2的发射极接地，所述驱动芯片Q2的集电极与所述继电器K1的引脚6连接，，所述驱动芯片Q2的集电极与所述二极管D2的阳极连接，所述二极管D2的阴极通过所述电阻R19与所述继电器K1的引脚1连接，述继电器K1的引脚3、引脚10分别接逻辑芯片供电电压VCC；在发生过放保护时，过放保护逻辑控制电路控制驱动芯片Q1导通，进而控制继电器K1断开，继电器K1动作到位后，过放保护逻辑控制电路控制驱动芯片Q1断开，关闭继电器断开端驱动芯片；过放恢复时，过放恢复逻辑控制电路控制驱动芯片Q2导通，进而控制继电器K1接通，继电器K1动作到位后，过放恢复逻辑控制电路控制驱动芯片Q2断开，关闭继电器接通端驱动芯片。

作为本发明的进一步改进，所述过放保护逻辑控制电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R12、电阻R16、电阻R13、比较器U2A和与门U1A，所述电阻R7的一端接地，所述电阻R7的另一端通过所述电阻R8与所述比较器U2A的引脚2连接，所述电阻R6的一端接母线V_BUS，所述电阻R6的另一端连接于所述电阻R7、电阻R8之间，所述电阻R12的一端接电压基准REF，所述电阻R12的另一端通过所述电阻R13与所述比较器U2A的引脚3连接，所述电阻R16的一端接地，所述电阻R16的另一端连接于所述电阻R12、电阻R13之间，所述比较器U2A的引脚1与所述与门U1A的引脚1连接，所述与门U1A的引脚2接逻辑芯片供电电压VCC，所述与门U1A的引脚3与所述驱动芯片Q1的基极连接。

作为本发明的进一步改进，所述过放保护逻辑控制电路还包括电阻R14、电阻C4和电阻R17，所述与门U1A的引脚3通过所述电阻R14与所述驱动芯片Q1的基极连接，所述电阻C4的一端接于所述电阻R14、驱动芯片Q1的基极之间，另一端接地，所述电阻R17的一端接于所述电阻R14、驱动芯片Q1的基极之间，另一端接地。

作为本发明的进一步改进，所述与门U1A的引脚2接电容C5后接地。

作为本发明的进一步改进，卫星在轨正常工作状态下，继电器K1为接通状态，继电器K1的引脚9与引脚8连接，继电器K1的引脚4与引脚5连接，即GND通过继电器K1连接至电阻R9，MOS管V1为导通状态，蓄电池组向母线V_BUS供电；此时，母线V_BUS电源较高，经电阻R6和电阻R7的分压值高于基准电压REF经电阻R12和电阻R16的分压值，比较器U2A输出为低电平，即与门U1A的引脚1输入为低电平，继电器K1的引脚3和引脚10为高电平，即与门U1A的引脚2输入为高电平，与门U1A的引脚3输出为低电平，驱动芯片Q1为断开状态，继电器K1不动作；随着蓄电池组的持续放电，母线电压持续降低，当母线V_BUS经电阻R6和电阻R7的分压值低于基准电压REF经电阻R12和电阻R16的分压值时，比较器U2A输出为高电平，即与门U1A的引脚1输入为高电平，与门U1A的引脚3输出电平由低电平变为高电平，驱动芯片Q1由断开状态变为导通状态，继电器K1开始动作，由接通变为断开，MOS管V1变为断开状态，继电器K1的引脚9和引脚4脚分别连接至引脚10和引脚3，即与门U1A的引脚2变为低电平，与门U1A的引脚3输出电平由高电平变为低电平，驱动芯片Q1由导通状态变为断开状态，至此，完成了蓄电池组过放保护控制功能。

作为本发明的进一步改进，所述过放恢复逻辑控制电路包括电阻R20、电阻R22、电阻R23、电阻R25、电阻R26、电阻R28、比较器U2B和或非门U3，所述电阻R22的一端接地，所述电阻R22的另一端通过所述电阻R23与所述比较器U2B的引脚6连接，所述电阻R20的一端接母线V_BUS，所述电阻R20的另一端连接于所述电阻R22、电阻R23之间，所述电阻R25的一端接电压基准REF，所述电阻R25的另一端通过所述电阻R26与所述比较器U2B的引脚5连接，所述电阻R28的一端接地，所述电阻R28的另一端连接于所述电阻R25、电阻R26之间，所述比较器U2B的引脚7与所述或非门U3的引脚1连接，所述或非门U3的引脚2接逻辑芯片供电电压VCC，所述或非门U3的引脚4与所述驱动芯片Q2的基极连接。

作为本发明的进一步改进，所述过放恢复逻辑控制电路还包括电阻R27、电阻C8和电阻R29，所述或非门U3的引脚4通过所述电阻R27与所述驱动芯片Q2的基极连接，所述电阻C8的一端接于所述电阻R27、驱动芯片Q2的基极之间，另一端接地，所述电阻R29的一端接于所述电阻R27、驱动芯片Q2的基极之间，另一端接地。

作为本发明的进一步改进，所述或非门U3的引脚2接电容C7后接地。

作为本发明的进一步改进，当太阳电池阵有功率输出时，蓄电池组电压逐步升高，当母线V_BUS经电阻R20和电阻R22的分压值高于基准电压REF经电阻R25和电阻R28的分压值时，比较器U2B输出为低电平，即或非门U3的引脚1为低电平，并且，或非门U3的引脚2也为低电平，则或非门U3的引脚4输出高电平，驱动芯片Q2为导通状态，继电器K1开始动作，由断开变为接通，继电器K1的引脚9和引脚4分别与引脚8和引脚5连接，即GND通过继电器K1连接至电阻R9，MOS管V1变为接通状态；继电器K1的引脚3和引脚10脚变为高电平，即或非门U3的引脚2变为高电平，则或非门U3的引脚4输出为低电平，驱动芯片Q2由导通变为断开状态，至此，完成了蓄电池组过放恢复控制功能。

作为本发明的进一步改进，所述放电开关控制电路还包括电阻R10、电阻R15和电容C3，所述电阻R10连接在所述电阻R9、MOS管V1的栅极之间，所述电阻R15的一端连接于所述电阻R9、电阻R10之间，所述电阻R15的另一端与所述MOS管V1的源极连接，所述电容C3的一端连接于所述电阻R9、电阻R10之间，所述电容C3的另一端与所述MOS管V1的源极连接。

本发明的有益效果是：控制方式简单可靠，配置灵活，抗干扰能力强，能实现卫星蓄电池组持续放电至电压下限值时，切断蓄电池组放电开关，防止蓄电池组因为过放电而损坏，当卫星蓄电池组持续充电至电压上限值时，接通蓄电池组放电开关，恢复向母线供电。

附图说明

图1是本发明一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路的电路图。

图2是本发明一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路的过放保护控制电路图。

图3是本发明一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路的过放恢复控制电路图。

图4是本发明一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路的放电开关控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路，包括过放保护控制电路101、过放恢复控制电路102、放电开关控制电路103和蓄电池组104，所述蓄电池组104的输入正线通过所述放电开关控制电路103向母线V_BUS供电，所述过放保护控制电路101、过放恢复控制电路102的输出端分别与所述放电开关控制电路103连接，所述放电开关控制电路103包括继电器K1、电阻R9、MOS管V1、二极管D1、电阻R1、二极管D2、电阻R19，所述MOS管V1的栅极通过所述电阻R9分别与所述继电器K1的引脚8、引脚5连接，所述MOS管V1的源极与所述述蓄电池组的输入正线连接，所述述MOS管V1的漏极接母线V_BUS，所述继电器K1的引脚9、引脚4接地，所述过放保护控制电路101包括过放保护逻辑控制电路和驱动芯片Q1，所述驱动芯片Q1的基极与所述过放保护逻辑控制电路的输出端连接，所述驱动芯片Q1的发射极接地，所述驱动芯片Q1的集电极与所述继电器K1的引脚7连接，所述驱动芯片Q1的集电极与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极通过所述电阻R1与所述继电器K1的引脚12连接，所述过放恢复控制电路102包括过放恢复逻辑控制电路和驱动芯片Q2，所述驱动芯片Q2的基极与所述过放恢复逻辑控制电路的输出端连接，所述驱动芯片Q2的发射极接地，所述驱动芯片Q2的集电极与所述继电器K1的引脚6连接，，所述驱动芯片Q2的集电极与所述二极管D2的阳极连接，所述二极管D2的阴极通过所述电阻R19与所述继电器K1的引脚1连接，述继电器K1的引脚3、引脚10分别接逻辑芯片供电电压VCC；在发生过放保护时，过放保护逻辑控制电路控制驱动芯片Q1导通，进而控制继电器K1断开，继电器K1动作到位后，过放保护逻辑控制电路控制驱动芯片Q1断开，关闭继电器断开端驱动芯片；过放恢复时，过放恢复逻辑控制电路控制驱动芯片Q2导通，进而控制继电器K1接通，继电器K1动作到位后，过放恢复逻辑控制电路控制驱动芯片Q2断开，关闭继电器接通端驱动芯片。

如图1至图4所示，所述过放保护逻辑控制电路101包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R12、电阻R16、电阻R13、比较器U2A和与门U1A，所述电阻R7的一端接地，所述电阻R7的另一端通过所述电阻R8与所述比较器U2A的引脚2连接，所述电阻R6的一端接母线V_BUS，所述电阻R6的另一端连接于所述电阻R7、电阻R8之间，所述电阻R12的一端接电压基准REF，所述电阻R12的另一端通过所述电阻R13与所述比较器U2A的引脚3连接，所述电阻R16的一端接地，所述电阻R16的另一端连接于所述电阻R12、电阻R13之间，所述比较器U2A的引脚1与所述与门U1A的引脚1连接，所述与门U1A的引脚2接逻辑芯片供电电压VCC，所述与门U1A的引脚3与所述驱动芯片Q1的基极连接。

如图1至图4所示，所述过放保护逻辑控制电路101还包括电阻R14、电阻C4和电阻R17，所述与门U1A的引脚3通过所述电阻R14与所述驱动芯片Q1的基极连接，所述电阻C4的一端接于所述电阻R14、驱动芯片Q1的基极之间，另一端接地，所述电阻R17的一端接于所述电阻R14、驱动芯片Q1的基极之间，另一端接地。

如图1至图4所示，所述与门U1A的引脚2接电容C5后接地。

如图1至图4所示，所述过放恢复逻辑控制电路102包括电阻R20、电阻R22、电阻R23、电阻R25、电阻R26、电阻R28、比较器U2B和或非门U3，所述电阻R22的一端接地，所述电阻R22的另一端通过所述电阻R23与所述比较器U2B的引脚6连接，所述电阻R20的一端接母线V_BUS，所述电阻R20的另一端连接于所述电阻R22、电阻R23之间，所述电阻R25的一端接电压基准REF，所述电阻R25的另一端通过所述电阻R26与所述比较器U2B的引脚5连接，所述电阻R28的一端接地，所述电阻R28的另一端连接于所述电阻R25、电阻R26之间，所述比较器U2B的引脚7与所述或非门U3的引脚1连接，所述或非门U3的引脚2接逻辑芯片供电电压VCC，所述或非门U3的引脚4与所述驱动芯片Q2的基极连接。

如图1至图4所示，所述过放恢复逻辑控制电路102还包括电阻R27、电阻C8和电阻R29，所述或非门U3的引脚4通过所述电阻R27与所述驱动芯片Q2的基极连接，所述电阻C8的一端接于所述电阻R27、驱动芯片Q2的基极之间，另一端接地，所述电阻R29的一端接于所述电阻R27、驱动芯片Q2的基极之间，另一端接地。

如图1至图4所示，所述或非门U3的引脚2接电容C7后接地。

如图1至图4所示，卫星在轨正常工作状态下，继电器K1为接通状态，继电器K1的引脚9与引脚8连接，继电器K1的引脚4与引脚5连接，即GND通过继电器K1连接至电阻R9，MOS管V1为导通状态，蓄电池组向母线V_BUS供电；此时，母线V_BUS电源较高，经电阻R6和电阻R7的分压值高于基准电压REF经电阻R12和电阻R16的分压值，比较器U2A输出为低电平，即与门U1A的引脚1输入为低电平，继电器K1的引脚3和引脚10为高电平，即与门U1A的引脚2输入为高电平，与门U1A的引脚3输出为低电平，驱动芯片Q1为断开状态，继电器K1不动作；随着蓄电池组的持续放电，母线电压持续降低，当母线V_BUS经电阻R6和电阻R7的分压值低于基准电压REF经电阻R12和电阻R16的分压值时，比较器U2A输出为高电平，即与门U1A的引脚1输入为高电平，与门U1A的引脚3输出电平由低电平变为高电平，驱动芯片Q1由断开状态变为导通状态，继电器K1开始动作，由接通变为断开，MOS管V1变为断开状态，继电器K1的引脚9和引脚4脚分别连接至引脚10和引脚3，即与门U1A的引脚2变为低电平，与门U1A的引脚3输出电平由高电平变为低电平，驱动芯片Q1由导通状态变为断开状态，至此，完成了蓄电池组过放保护控制功能。

如图1至图4所示，当太阳电池阵有功率输出时，蓄电池组电压逐步升高，当母线V_BUS经电阻R20和电阻R22的分压值高于基准电压REF经电阻R25和电阻R28的分压值时，比较器U2B输出为低电平，即或非门U3的引脚1为低电平，并且，或非门U3的引脚2也为低电平，则或非门U3的引脚4输出高电平，驱动芯片Q2为导通状态，继电器K1开始动作，由断开变为接通，继电器K1的引脚9和引脚4分别与引脚8和引脚5连接，即GND通过继电器K1连接至电阻R9，MOS管V1变为接通状态；继电器K1的引脚3和引脚10脚变为高电平，即或非门U3的引脚2变为高电平，则或非门U3的引脚4输出为低电平，驱动芯片Q2由导通变为断开状态，至此，完成了蓄电池组过放恢复控制功能。

如图1至图4所示，所述放电开关控制电路103还包括电阻R10、电阻R15和电容C3，所述电阻R10连接在所述电阻R9、MOS管V1的栅极之间，所述电阻R15的一端连接于所述电阻R9、电阻R10之间，所述电阻R15的另一端与所述MOS管V1的源极连接，所述电容C3的一端连接于所述电阻R9、电阻R10之间，所述电容C3的另一端与所述MOS管V1的源极连接。

如图1至图4所示，MOS管V1优选为PMOS管。

如图1至图4所示，BAT+为蓄电池组输入正线，GND为蓄电池组输入回线，V_BUS为蓄电池组正极经放电开关后的输出电压，REF_5V1为电压基准，VCC为逻辑芯片供电电压。

本发明提供的一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路，具有以下特点：

（1）由比较器、与门、或非门和继电器组成逻辑控制电路，电路简单，配置灵活；

（2） 在发生过放保护时，与门输出信号控制继电器驱动芯片导通，进而控制继电器断开，继电器动作到位后，与门输出低电平信号，关闭继电器断开端驱动芯片；

（3）过放恢复时，或非门输出信号控制继电器驱动芯片导通，进而控制继电器接通，继电器动作到位后，或非门输出低电平信号，关闭继电器接通端驱动芯片；

（4）由继电器控制PMOS管的导通和关断，电路可靠，不受信号抖动或下位机切机的影响，不会出现非预期的放电开关导通和关断。

本发明提供的一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路，控制方式简单可靠，配置灵活，抗干扰能力强，能实现卫星蓄电池组持续放电至电压下限值时，切断蓄电池组放电开关，防止蓄电池组因为过放电而损坏，当卫星蓄电池组持续充电至电压上限值时，接通蓄电池组放电开关，恢复向母线供电。

本发明提供的一种星载蓄电池脉冲型过放保护及恢复控制电路，适用于在蓄电池组电压持续放电至低于一定值时，发出脉冲信号，强制关闭放电开关，防止蓄电池组因过放电而损坏，在蓄电池组持续充电至一定时，发出另一种脉冲信号，接通放电开关，恢复蓄电池组向母线的供电。

基于此电路进行的简化或为提高电路可靠性进行的改进都属于保护范围。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。