舰载电子式断路器模块及舰载智能配电系统技术方案

本发明专利技术公开一种舰载电子式断路器模块及舰载智能配电系统，每个舰载电子式断路器模块由数据处理单元、温度检测电路、隔离电源转换电路、开关量检测电路、电压检测电路、驱动电路、功率输出电路、电流采集电路、信号判别电路、SPI转CAN电路、内部CAN接口电路和外部CAN接口电路组成。电子式断路器模块基于舰船配电需求，主要用于船舶、潜艇直流配电系统中，用于替代传统的舰载断路器。电子式断路器模块具有双CAN总线接口，可实现多个模块间内部组网，亦可与上位机外部通信；相对于传统断路器组成的常规配电系统，由电子式断路器模块组成的智能配电系统寿命提高10倍以上。

【技术实现步骤摘要】
舰载电子式断路器模块及舰载智能配电系统
本专利技术涉及配电
，具体涉及一种舰载电子式断路器模块及舰载智能配电系统。
技术介绍
由于传统断路器为塑封结构，且需手动控制和复位，因此利用传统断路器组成的常规舰载配电系统，不但使输电导线的重量和占用空间大幅度增加，更带来了系统可维护性和可靠性的降低。随着新一代舰船的功能和智能化程度迅速提高，传统舰载断路器为塑封结构，需手动控制和复位，已不满足新一代舰船配电系统的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有舰载断路器已不满足新一代舰船配电系统的需求的问题，提供一种舰载电子式断路器模块及舰载智能配电系统。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：舰载电子式断路器模块，由数据处理单元、温度检测电路、开关量检测电路、电压检测电路、隔离电源转换电路、驱动电路、功率输出电路、电流采集电路、信号判别电路、SPI转CAN电路、内部CAN接口电路和外部CAN接口电路组成；温度检测电路的输出端与数据处理单元的I2C端口连接；电压检测电路的输入端接外部负载电源，电压检测电路的输出端与数据处理单元的AD1端口连接；开关量检测电路的输入端接外部电平控制命令，开关量检测电路的输出端与数据处理单元的IO1端口连接；隔离电源转换电路的输入端接外部控制电源，隔离电源转换电路的输出端与数据处理单元的VCC端口连接；功率输出电路的负载输入端接外部负载电源，功率输出电路的负载输出端经由电流采集电路接外部负载输出；电流采集电路的信号输出端分为两路，一路与数据处理单元的AD2端口连接，另一路经由信号判别电路与驱动电路连接；驱动电路的输入端与数据处理单元的CLK和DR1端口连接，驱动电路的输出端与数据处理单元的JC1和TRIP1端口连接，驱动电路的控制输出端连接功率输出电路的控制输入端；功率输出电路的反馈端与数据处理单元的IO2端口连接；SPI转CAN电路的一端与数据处理单元的SPI端口相连，SPI转CAN电路的另一端与内部CAN接口电路的一端相连，内部CAN接口电路的另一端形成舰载电子式断路器模块的内部组网端；外部CAN接口电路的一端与数据处理单元的SPI端口相连，外部CAN接口电路的另一端形成舰载电子式断路器模块的外部通信端。上述驱动电路包括双通道D触发器K1、驱动芯片K2、光耦Q4、电容C1-C3、以及电阻R1-R7；双通道D触发器K1的2个通道的时钟端与数据处理单元的CLK端口、电阻R1的一端和电容C1的一端连接；电阻R1的另一端和电容C1的另一端接工作电源地；双通道D触发器K1的第一通道的清零端和第二通道的清零端与电阻R7的一端和电容C3的一端连接；电阻R7的另一端接工作电源，电容C3的另一端接工作电源地；双通道D触发器K1的电源端接工作电源和电容C4的一端，电容C4的另一端接工作电源地；双通道D触发器K1的地端接工作电源地；双通道D触发器K1的第一通道的输入端与数据处理单元的DR1端口连接；双通道D触发器K1的第一通道的反相输出端经由电阻R6与数据处理单元的JC1端口连接；双通道D触发器K1的第二通道的输入端接工作电源地；双通道D触发器K1的第二通道的反相输出端经由电阻R5与数据处理单元的TRIP1端口连接；光耦Q4的输入端正极接工作电源，光耦Q4的输入端负极接双通道D触发器K1的第一通道的反相输出端；光耦Q4的输出端正极接驱动芯片K2的电源端和输入端正极、电阻R3的一端、电容C2的一端和驱动电源；光耦Q4的输出端负极接驱动芯片K2的输入端负极和电阻R3的另一端；驱动芯片K2的输出端经由电阻R4接功率输出电路；电容C2的另一端和驱动芯片K2的地端接驱动电源地。上述功率输出电路包括场效应管Q1-Q2，光耦Q3，稳压二极管R15，瞬态抑制二极管R16，防反二极管R17，以及电阻R10-R14；场效应管Q1的漏极、场效应管Q2的漏极、瞬态抑制二极管R16的阴极和防反二极管R17的阴极相连后接外部负载电源；场效应管Q1的源极、场效应管Q2的源极、瞬态抑制二极管R16的阳极、稳压二极管R15的阳极和电阻R12的一端相连后接电流采集电路和驱动电源地；场效应管Q1的栅极与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与电阻R12的另一端、电阻R11的一端和稳压二极管R15的阴极相连后接驱动电路；电阻R11的另一端接场效应管Q2的栅极；防反二极管R17的阳极接光耦Q3输入端负极，光耦Q3输入端正极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接驱动电源；光耦Q3输出端负极接工作电源地，光耦Q3输出端正极接数据处理单元的IO2端口和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接工作电源。上述信号判别电路包括运算放大器K4A-K4B，电容C18-C20，以及电阻R22-R26；电阻R24的一端与电流采集电路连接，电阻R24的另一端连接电阻R23的一端和电容C20的一端；电阻R23的另一端连接运算放大器K4A的同相输入端和电容C19的一端，电容C19的另一端接工作电源地；电容C20的另一端连接运算放大器K4A的反相输入端和输出端，以及运算放大器K4B的反相输入端；运算放大器K4B的输出端连接电阻R26的一端，电阻R26的另一端连接电阻R22的一端、电阻R25的一端和运算放大器K4B的同相输入端；电阻R22的另一端接工作电源；电阻R25的另一端接工作电源地；运算放大器K4B的输出端与驱动电路连接；运算放大器K4A的电源正极和电容C18的一端接工作电源，运算放大器K4A的电源负极和电容C18的另一端接工作电源地。上述舰载电子式断路器模块所组成的舰载智能配电系统，包括2个以上的舰载智能配电单元。每个舰载智能配电单元包括2个以上的舰载电子式断路器模块；其中一个舰载电子式断路器即主舰载电子式断路器的外部通信端形成该舰载智能配电单元的外部通信端；其余的舰载电子式断路器即次舰载电子式断路器的外部通信端悬置；每个舰载智能配电单元的所有的电子式断路器的内部组网端通过内部总线互连。所有舰载智能配电单元的外部通信端通过外部总线互连。上述方案中，每个舰载智能配电单元的舰载电子式断路器模块的数量可以相同，也可以不同。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：1、电子式断路器模块基于舰船配电需求，主要用于船舶、潜艇直流配电系统中，用于替代传统的舰载断路器；2、电子式断路器模块具有电流、电压、温度检测功能，具有上电BIT和运行BIT，配电系统的可靠性、可测试性、可维修性得到明显提升。3、电子式断路器模块具有双CAN总线接口，可实现多个模块间内部组网，亦可与上位机外部通信；4、电子式断路器模块的规格电流可以通过软件按需要进行设置，一套配电系统可以满足多种型号的使用要求，提高了可扩展性；5、相对于传统断路器组成的常规配电系统，由电子式断路器模块组成的智能配电系统寿命提高10倍以上。附图说明图1为舰载电子式断路器模块的原理框图。图2为图1中信号判别电路的电路原理图。图3为图1中驱动电路的电路原理图。图4为图1中功率输出电路的电路原理图。图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.舰载电子式断路器模块，其特征是，由数据处理单元、温度检测电路、开关量检测电路、电压检测电路、隔离电源转换电路、驱动电路、功率输出电路、电流采集电路、信号判别电路、SPI转CAN电路、内部CAN接口电路和外部CAN接口电路组成；/n温度检测电路的输出端与数据处理单元的I

【技术特征摘要】
1.舰载电子式断路器模块，其特征是，由数据处理单元、温度检测电路、开关量检测电路、电压检测电路、隔离电源转换电路、驱动电路、功率输出电路、电流采集电路、信号判别电路、SPI转CAN电路、内部CAN接口电路和外部CAN接口电路组成；
温度检测电路的输出端与数据处理单元的I2C端口连接；电压检测电路的输入端接外部负载电源，电压检测电路的输出端与数据处理单元的AD1端口连接；开关量检测电路的输入端接外部电平控制命令，开关量检测电路的输出端与数据处理单元的IO1端口连接；隔离电源转换电路的输入端接外部控制电源，隔离电源转换电路的输出端与数据处理单元的VCC端口连接；
功率输出电路的负载输入端接外部负载电源，功率输出电路的负载输出端经由电流采集电路接外部负载输出；电流采集电路的信号输出端分为两路，一路与数据处理单元的AD2端口连接，另一路经由信号判别电路与驱动电路连接；驱动电路的输入端与数据处理单元的CLK和DR1端口连接，驱动电路的输出端与数据处理单元的JC1和TRIP1端口连接，驱动电路的控制输出端连接功率输出电路的控制输入端；功率输出电路的反馈端与数据处理单元的IO2端口连接；
SPI转CAN电路的一端与数据处理单元的SPI端口相连，SPI转CAN电路的另一端与内部CAN接口电路的一端相连，内部CAN接口电路的另一端形成舰载电子式断路器模块的内部组网端；外部CAN接口电路的一端与数据处理单元的SPI端口相连，外部CAN接口电路的另一端形成舰载电子式断路器模块的外部通信端。


2.根据权利要求1所述的舰载电子式断路器模块，其特征是，驱动电路包括双通道D触发器K1、驱动芯片K2、光耦Q4、电容C1-C3、以及电阻R1-R7；
双通道D触发器K1的2个通道的时钟端与数据处理单元的CLK端口、电阻R1的一端和电容C1的一端连接；电阻R1的另一端和电容C1的另一端接工作电源地；双通道D触发器K1的第一通道的清零端和第二通道的清零端与电阻R7的一端和电容C3的一端连接；电阻R7的另一端接工作电源，电容C3的另一端接工作电源地；双通道D触发器K1的电源端接工作电源和电容C4的一端，电容C4的另一端接工作电源地；双通道D触发器K1的地端接工作电源地；
双通道D触发器K1的第一通道的输入端与数据处理单元的DR1端口连接；双通道D触发器K1的第一通道的反相输出端经由电阻R6与数据处理单元的JC1端口连接；双通道D触发器K1的第二通道的输入端接工作电源地；双通道D触发器K1的第二通道的反相输出端经由电阻R5与数据处理单元的TRIP1端口连接；
光耦Q4的输入端正极接工作电源，光耦Q4的输入端负极接双通道D触发器K1的第一通道的反相输出端；光耦Q4的输出端正极接驱动芯片K2的电源端和输入端正极、电阻R3的一端、电容C2的一端和驱动电源；光耦Q4的输出端负极接驱动芯片K2的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志宏，孙苹，黄照群，刘文武，吴坚造，林茂多，
申请(专利权)人：桂林航天电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45