CN105977908A - 无人机可自动恢复直流过压保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无人机可自动恢复直流过压保护电路。其目的是为了提供一种功能多样、可靠性高的可自动恢复直流过压保护电路。本发明包括第一比较器、第二比较器、磁保持继电器、接触器和基准电源，第一比较器和第二比较器都采用型号为LM193JG的双路比较器。根据第一比较器和第二比较器各引脚的连接和断开方式的不同，电路可分别处于过压保护状态、超过压保护状态和正常自动回复电路状态，使整个***在满足瞬变及过压保护要求的同时，既不会因电压不稳而频繁切换，又可自动恢复供电，保证能够极大地降低使用风险，进一步提高机载电源***的可靠性和安全性。

Description

无人机可自动恢复直流过压保护电路
技术领域
本发明涉及航空电气领域，特别是涉及一种无人机可自动恢复直流过压保护电路。
背景技术
无人机供配电设计是近十年来越来越受人们关注的一种航空电气***，其核心内涵是将机载发电机基准电源与蓄电池电源通过供配电设计，实现可靠、安全的用电，其中，过压保护是非常重要的组成部分。过压保护得基本原理是通过比较器设置适当的阈值，当发电机基准电源电压高于某个电压值且达到一定时间时，比较器触发，产生切换信号，控制继电器，实现基准电源与汇流条脱网，从而保护机载其它电气电子设备。
传统的过压保护电路具有反延时特性，但功能单一，不具有当电压超过压时不加反延时的直接切换功能，也没有当电压恢复到正常电压时的自恢复功能，而且要求整个过程中不存在因电压瞬时不稳而造成的主接触器的频繁切换的情况，给过压保护电路在无人机领域的使用造成了很大的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种功能多样、可靠性高的无人机可自动恢复直流过压保护电路。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，其中，包括第一比较器、第二比较器、磁保持继电器、接触器和基准电源，第一比较器和第二比较器都采用型号为LM193JG的双路比较器，基准电压端依次经过第二十五电阻和第二十六电阻组成的分压电阻以及第二十七电阻和第二十一电容器组成RC延时电路后与第一比较器的第一同相引脚连接，第一比较器的第一反相引脚和第一接地引脚分别与第一比较器的第一同相引脚连接，在基准电压端引出第六导线，第六导线上串联有第二十三电阻和第二十四电阻组成的分压电阻，在第二十三电阻和第二十四电阻之间引出第九导线，第九导线的另一端与第三十电阻的一端连接，第三十电阻的另一端通过第十导线接入第一比较器的第二同相引脚，第十导线上设置有第二十三电容器，第一比较器的第二接地引脚接入零电势点，第一比较器的第一输出引脚通过第十二导线与第一二极管的正极连接，第一比较器的第二反向引脚通过第十三导线与第二二极管的正极连接，第一二极管的负极与第二二极管的负极连接后在连接点处引出第十四导线，第十四导线的另一端与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极与第一三极管的基极连接，第一三极管的发射极接入零电势点，第一三极管的集电极与蓄电池的供电端连接，蓄电池的供电端还分别与第一比较器的第一输出引脚和第一比较器的第二反向引脚连接，蓄电池的供电端与第一比较器的第二输出引脚连接，第二三极管的发射极接入零电势点，第二三极管的集电极与蓄电池的供电端连接，第二三极管的基极与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极与第二比较器的第一输出引脚连接，在第四二极管的正极与第二比较器之间引出第二十导线，第二十导线的另一端与蓄电池的供电端连接，基准电压端依次经过第二十一电阻和第二十二电阻组成的分压电阻以及第三十四电阻和第二十四电容器组成RC延时电路后与第二比较器的第一同相引脚连接，第二比较器的第一反相引脚与第二比较器的第一同相引脚连接，第二比较器的第一反相引脚接入零电势点，第二比较器的第一反相引脚与零电势点之间设置有第二十七电容器，第二比较器的第一接地引脚接入零电势点，第二比较器的第二输出引脚接入蓄电池的供电端，第一三极管的集电极与第二三极管的集电极之间安装有磁保持继电器，磁保持继电器的线圈与接触器的控制端连接，接触器的电压输入端与基准电压端连接。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，其中所述基准电源包括基准电压源、蓄电池和多个电容器，蓄电池的输出端与基准电压源的输入端口连接，基准电压源的输出端口接入基准电压接口，基准电压源的接地端接入零电势点，基准电压源的输入端口与零电势点之间并联有第十八电容器和第十九电容器，基准电压源的输出端口与零电势点之间设置有第二十电容器。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，其中所述基准电压源选用AD公司生产的型号为AD586SQ的基准电压源。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，其中所述第三二极管和第四二极管都为稳压二极管。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，其中所述第二十五电阻的一端通过第一导线与基准电压端连接，第二十五电阻的另一端通过第二导线与第二十六电阻的一端连接，第二十六电阻的另一端通过第三导线接入零电势点，在第二导线上引出第四导线，第四导线的另一端与第二十七电阻的一端连接，第二十七电阻的另一端通过第五导线接入第一比较器的第一同相引脚，在第三导线和第四导线之间设置有第二十一电容器。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，其中所述第二十一电阻的一端通过第二十一导线与基准电压端连接，第二十一电阻的另一端通过第二十二导线与第二十二电阻的一端连接，第二十二电阻的另一端接入零电势点，第二十二导线上引出第二十三导线，第二十三导线的另一端与第三十四电阻的一端连接，第三十四电阻的另一端引出第二十五导线，第二十五导线的另一端接入第二比较器的第一同相引脚，在第二十五导线上设置有第二十四电容器，在第二十四导线上引出第二十六导线，第二十六导线的另一端接入零电势点，第二十七电容器设置在第二十六导线上。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，其中所述蓄电池的供电端输出电压为28V。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路与现有技术不同之处在于：本发明根据第一比较器和第二比较器各引脚的连接和断开方式的不同，电路可分别处于过压保护状态、超过压保护状态和正常自动回复电路状态，使整个***在满足瞬变及过压保护要求的同时，既不会因电压不稳而频繁切换，又可自动恢复供电，保证能够极大地降低使用风险，进一步提高机载电源***的可靠性和安全性，为过压保护电路在无人机领域的应用提供了广阔的空间。
下面结合附图对本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路作进一步说明。
附图说明
图1为本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路中自恢复过压保护电路的电路结构图；
图2为本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路中基准电源的电路结构图；
图3为本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路工作在过压保护状态时的电路图；
图4为本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路工作在超过压保护状态时的电路图；
图5为本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路工作在正常自动回复电路状态时的电路图。
具体实施方式
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，包括基准电源电路和自恢复过压保护电路，基准电源电路的基准电压端与自恢复过压保护电路的基准电源端连接，通过准电源电路为自恢复过压保护电路进行供电。
如图1所示，为本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路中自恢复过压保护电路的电路结构图，包括第一比较器、第二比较器、磁保持继电器Ka、接触器KM和基准电源，第一比较器和第二比较器都采用型号为LM193JG的双路比较器。基准电压端通过第一导线与第二十五电阻R25的一端连接，第二十五电阻R25的另一端通过第二导线与第二十六电阻R26的一端连接，第二十六电阻R26的另一端通过第三导线接入零电势点GND，在第二导线上引出第四导线，第四导线的另一端与第二十七电阻R27的一端连接，第二十七电阻R27的另一端通过第五导线接入第一比较器的第一同相引脚3，在第三导线和第四导线之间设置有第二十一电容器C21，第二十七电阻R27和第二十一电容器C21组成RC延时电路。第一比较器的第一反相引脚2和第一接地引脚2分别与第一比较器的第一同相引脚3连接，第一比较器的第一反相引脚2与第一同相引脚3之间设置有第二十二电容器C22，第一比较器的第一接地引脚2与第一同相引脚3之间设置有第二十五电容器C25。在第一导线上引出第六导线，第六导线的另一端与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端通过第七导线与第二十四电阻R24的一端连接，第二十四电阻R24的另一端通过第八导线接入零电势点GND，在第七导线上引出第九导线，第九导线的另一端与第三十电阻R30的一端连接，第三十电阻R30的另一端通过第十导线接入第一比较器的第二同相引脚6，在第十导线上设置有第二十三电容器C23，第一比较器的第二接地引脚5通过第十一导线接入零电势点GND，在第十一导线上设置有第二十六电容器C26。第一比较器的第一输出引脚1通过第十二导线与第一二极管D1的正极连接，第一比较器的第二反向引脚7通过第十三导线与第二二极管D2的正极连接，第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极连接后在连接点处引出第十四导线，第十四导线的另一端与第三十一电阻R31的一端连接，第三十一电阻R31的另一端与第三二极管D3的负极连接，第三二极管D3的正极与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极接入零电势点GND，第一三极管Q1的集电极通过第十五导线与蓄电池的供电端连接，蓄电池的供电端还分别通过第十六导线和第十七导线与第一比较器的第一输出引脚1和第一比较器的第二反向引脚7连接，第十六导线上设置有第二十八电阻R28，第十七导线上设置有第二十九电阻R29，蓄电池的供电端还与第一比较器的第二输出引脚8连接。第二三极管Q2的发射极接入零电势点GND，第二三极管Q2的集电极通过第十八导线与蓄电池的供电端连接，第二三极管Q2的基极与第四二极管D4的负极连接，第四二极管D4的正极与第三十二电阻R32的一端连接，第三十二电阻R32的另一端通过第十九导线与第二比较器的第一输出引脚1’连接，在第十九导线上引出第二十导线，第二十导线的另一端与蓄电池的供电端连接，在第二十导线上设置有第三十三电阻R33。基准电压端通过第二十一导线与第二十一电阻R21的一端连接，第二十一电阻R21的另一端通过第二十二导线与第二十二电阻R22的一端连接，第二十二电阻R22的另一端接入零电势点GND，在第二十二导线上引出第二十三导线，第二十三导线的另一端与第三十四电阻R34的一端连接，第三十四电阻R34的另一端分别引出第二十四导线和第二十五导线，第二十四导线的另一端和第二十五导线的另一端分别接入第二比较器的第一反相引脚2’和第一同相引脚3’，在第二十五导线上设置有第二十四电容器C24，在第二十四导线上引出第二十六导线，第二十六导线的另一端接入零电势点GND，第二十六导线上设置有第二十七电容器C27，第三十四电阻R34和第二十四电容器C24组成RC延时电路。第二比较器的第一接地引脚4’接入零电势点GND。第二比较器的第二输出引脚8’接入蓄电池的供电端。在第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极之间安装有磁保持继电器Ka，磁保持继电器Ka的线圈与接触器KM的控制端连接，接触器KM的电压输入端通过第二十七导线与基准电压端连接，接触器KM的电压输出端对外进行电压输出。其中所述的第三二极管D3和第四二极管D4都为稳压二极管。
如图2所示，为本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路中基准电源的电路结构图，包括基准电压源、蓄电池和多个电容器，蓄电池的输出端与基准电压源的输入端口IN连接，基准电压源的输出端口OUT接入基准电压接口，基准电压源的接地端接入零电势点GND。在基准电压源的输入端口IN与零电势点GND之间并联有第十八电容器C18和第十九电容器C19，在基准电压源的输出端口OUT与零电势点GND之间设置有第二十电容器C20。基准电压源选用AD公司生产的型号为AD586SQ的基准电压源。蓄电池支架通过基准电压源为自恢复过压保护电路进行供电，保证自恢复过压保护电路能够持续工作。
本发明的一个实施例中所采用的蓄电池的供电端输出电压为28V。
当被测的发电机基准电源电压在大于33.75V且小于65V的情况下，本发明工作在过压保护状态时，如图3所示，此时第一比较器的第二接地引脚5、第二同相引脚6、第二反向引脚7和第二输出引脚8断开连接，同时第二比较器的第一输出引脚1’、第一反相引脚2’、第一同相引脚3’、第一接地引脚4’和第二输出引脚8’断开连接，电路进行瞬变及过压保护，电压越高，保护响应时间越短，动作越快，接触器KM脱网时间越快。其中，基准电源经过第二十五电阻R25和第二十六电阻R26分压后，再经第二十七电阻R27和第二十一电容器C21组成的RC延时电路，送至第一比较器的第一同相引脚3，第一比较器的第一反相引脚2接入基准电源，第一比较器的第一输出引脚1控制第一三极管Q1，当被测的发电机基准电源电压在大于33.75V且小于65V的范围内，第一比较器通过控制第一三极管Q1对磁保持继电器Ka进行驱动，从而驱动继电器Ka的线圈进行脱网动作，实现接触器KM的脱网。
当被测的发电机基准电源电压在大于65V的情况下，本发明工作在超过压保护状态时，如图4所示，此时第一比较器的第一输出引脚1、第一反相引脚2、第一同相引脚3、第一接地引脚4和第二输出引脚8断开连接，第二比较器第一输出引脚1’、第一反相引脚2’、第一同相引脚3’、第一接地引脚4’和第二输出引脚8’断开连接，电路不进行反延时控制，直接断开继电器Ka的线圈，实现接触器KM的脱网，此时的响应时间仅为继电器Ka和接触器KM的动作时间，其中，基准电源经过第二十三电阻R23和第二十四电阻R24分压后，不经过RC延时电路，直接送至第一比较器的第二同相引脚6，第一比较器的第二接地引脚5接地，第二反向引脚7控制第一三极管Q1，第一三极管Q1对磁保持继电器Ka进行驱动，从而驱动继电器Ka的线圈进行脱网动作，实现接触器KM的脱网。
当被测的发电机基准电源电压在小于29.5V的情况下，本发明工作在正常自动回复电路状态时，如图5所示，此时第一比较器的第一输出引脚1、第一反相引脚2、第一同相引脚3、第一接地引脚4、第二接地引脚5、第二同相引脚6、第二反向引脚7和第二输出引脚8断开连接，电路进行延时控制，继电器Ka的线圈应自动闭合，控制接触器KM并网动作，其中，基准电源经过第二十一电阻R21和第二十二电阻R22分压后，再经第三十四电阻R34和第二十四电容器C24组成的RC延时电路，直接送至第二比较器的第一同相引脚3’，第二比较器的第一反相引脚2’接入基准电源，第二比较器的第一输出引脚1’控制第二三极管Q2，第二三极管Q2对磁保持继电器Ka进行驱动，从而驱动磁保持继电器Ka的线圈进行并网动作，实现接触器KM的并网。
本发明无人机可自动恢复直流过压保护电路，根据第一比较器和第二比较器各引脚的连接和断开方式的不同，电路可分别处于过压保护状态、超过压保护状态和正常自动回复电路状态，使整个***在满足瞬变及过压保护要求的同时，既不会因电压不稳而频繁切换，又可自动恢复供电，保证能够极大地降低使用风险，进一步提高机载电源***的可靠性和安全性，为过压保护电路在无人机领域的应用提供了广阔的空间。本发明功能多样、可靠性高，与现有技术相比具有明显的优点。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种无人机可自动恢复直流过压保护电路，其特征在于：包括第一比较器、第二比较器、磁保持继电器(Ka)、接触器(KM)和基准电源，第一比较器和第二比较器都采用型号为LM193JG的双路比较器，基准电压端依次经过第二十五电阻(R25)和第二十六电阻(R26)组成的分压电阻以及第二十七电阻(R27)和第二十一电容器(C21)组成RC延时电路后与第一比较器的第一同相引脚(3)连接，第一比较器的第一反相引脚(2)和第一接地引脚(2)分别与第一比较器的第一同相引脚(3)连接，在基准电压端引出第六导线，第六导线上串联有第二十三电阻(R23)和第二十四电阻(R24)组成的分压电阻，在第二十三电阻(R23)和第二十四电阻(R24)之间引出第九导线，第九导线的另一端与第三十电阻(R30)的一端连接，第三十电阻(R30)的另一端通过第十导线接入第一比较器的第二同相引脚(6)，第十导线上设置有第二十三电容器(C23)，第一比较器的第二接地引脚(5)接入零电势点(GND)，第一比较器的第一输出引脚(1)通过第十二导线与第一二极管(D1)的正极连接，第一比较器的第二反向引脚(7)通过第十三导线与第二二极管(D2)的正极连接，第一二极管(D1)的负极与第二二极管(D2)的负极连接后在连接点处引出第十四导线，第十四导线的另一端与第三二极管(D3)的负极连接，第三二极管(D3)的正极与第一三极管(Q1)的基极连接，第一三极管(Q1)的发射极接入零电势点(GND)，第一三极管(Q1)的集电极与蓄电池的供电端连接，蓄电池的供电端还分别与第一比较器的第一输出引脚(1)和第一比较器的第二反向引脚(7)连接，蓄电池的供电端与第一比较器的第二输出引脚(8)连接，第二三极管(Q2)的发射极接入零电势点(GND)，第二三极管(Q2)的集电极与蓄电池的供电端连接，第二三极管(Q2)的基极与第四二极管(D4)的负极连接，第四二极管(D4)的正极与第二比较器的第一输出引脚(1’)连接，在第四二极管(D4)的正极与第二比较器之间引出第二十导线，第二十导线的另一端与蓄电池的供电端连接，基准电压端依次经过第二十一电阻(R21)和第二十二电阻(R22)组成的分压电阻以及第三十四电阻(R34)和第二十四电容器(C24)组成RC延时电路后与第二比较器的第一同相引脚(3’)连接，第二比较器的第一反相引脚(2’)与第二比较器的第一同相引脚(3’)连接，第二比较器的第一反相引脚(2’)接入零电势点(GND)，第二比较器的第一反相引脚(2’)与零电势点(GND)之间设置有第二十七电容器(C27)，第二比较器的第一接地引脚(4’)接入零电势点(GND)，第二比较器的第二输出引脚(8’)接入蓄电池的供电端，第一三极管(Q1)的集电极与第二三极管(Q2)的集电极之间安装有磁保持继电器(Ka)，磁保持继电器(Ka)的线圈与接触器(KM)的控制端连接，接触器(KM)的电压输入端与基准电压端连接。
2.根据权利要求1所述的无人机可自动恢复直流过压保护电路，其特征在于：所述基准电源包括基准电压源、蓄电池和多个电容器，蓄电池的输出端与基准电压源的输入端口(IN)连接，基准电压源的输出端口(OUT)接入基准电压接口，基准电压源的接地端接入零电势点(GND)，基准电压源的输入端口(IN)与零电势点(GND)之间并联有第十八电容器(C18)和第十九电容器(C19)，基准电压源的输出端口(OUT)与零电势点(GND)之间设置有第二十电容器(C20)。
3.根据权利要求2所述的无人机可自动恢复直流过压保护电路，其特征在于：所述基准电压源选用AD公司生产的型号为AD586SQ的基准电压源。
4.根据权利要求1所述的无人机可自动恢复直流过压保护电路，其特征在于：所述第三二极管(D3)和第四二极管(D4)都为稳压二极管。
5.根据权利要求1所述的无人机可自动恢复直流过压保护电路，其特征在于：所述第二十五电阻(R25)的一端通过第一导线与基准电压端连接，第二十五电阻(R25)的另一端通过第二导线与第二十六电阻(R26)的一端连接，第二十六电阻(R26)的另一端通过第三导线接入零电势点(GND)，在第二导线上引出第四导线，第四导线的另一端与第二十七电阻(R27)的一端连接，第二十七电阻(R27)的另一端通过第五导线接入第一比较器的第一同相引脚(3)，在第三导线和第四导线之间设置有第二十一电容器(C21)。
6.根据权利要求1所述的无人机可自动恢复直流过压保护电路，其特征在于：所述第二十一电阻(R21)的一端通过第二十一导线与基准电压端连接，第二十一电阻(R21)的另一端通过第二十二导线与第二十二电阻(R22)的一端连接，第二十二电阻(R22)的另一端接入零电势点(GND)，第二十二导线上引出第二十三导线，第二十三导线的另一端与第三十四电阻(R34)的一端连接，第三十四电阻(R34)的另一端引出第二十五导线，第二十五导线的另一端接入第二比较器的第一同相引脚(3’)，在第二十五导线上设置有第二十四电容器(C24)，在第二十四导线上引出第二十六导线，第二十六导线的另一端接入零电势点(GND)，第二十七电容器(C27)设置在第二十六导线上。
7.根据权利要求1所述的无人机可自动恢复直流过压保护电路，其特征在于：所述蓄电池的供电端输出电压为28V。
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