【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声纳系统的电力工程，主要用于声纳系统中，尤其适用于要求高可靠性和长时间运行的海洋探测、潜艇定位、船只导航等应用场景，特别涉及一种提高声纳设备功率供应稳定性和系统可靠性的冗余电路设计结构。
技术介绍
1、当前声纳系统的供电系统通常面临故障率高、对环境变化敏感等问题。这些问题可导致声纳系统性能不稳定，甚至在关键时刻失效。由于声纳系统常在复杂且变化多端的海洋环境中使用，常用于执行多样化的任务，如海底地形测绘、潜艇探测、海洋生物研究等。
2、鉴于声纳系统在海洋探测和国防等关键领域的重要作用，其供电系统必须具有极高的可靠性。任何因电源故障引起的中断都可导致重大任务失败，甚至造成安全风险。这些任务往往在时间上要求紧迫，对设备的连续运行能力和快速响应能力提出了高标准。
3、传统的声纳系统功率供电系统通常采用单一电源或简单的多电源备份方案。在这些系统中，当主电源发生故障时，备用电源会接管供电，以保证系统的连续运行。然而，这种方案通常存在几个限制。首先，切换至备用电源的过程可能不是无缝的，可导致系统短暂中断。其次，备用电源在大部分时间处于闲置状态，这不仅浪费资源，也可导致备用电源在长时间未使用后性能下降。
4、鉴于上述分析，可以得到传统冗余电路存在如下技术缺陷：1)单点故障：在传统的冗余电路中，如果备用电源未能及时接管或存在故障，整个系统将面临停机的风险。2)切换延迟：电源从主电源切换到备用电源时存在时间延迟，这对于需要高度可靠性的声纳系统来说是不可接受的。3)资源利用低效：备用电源在大多数时间内
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，以增强电源冗余性和可靠性，并减少切换延迟和提高资源效率。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，包括依次连接的输入保护及滤波电路、多路功率因数校正电路、dc-dc转换电路、多通道通断模块和输出滤波电路；
3、还包括与所述输出滤波电路连接的采样及监控管理电路，所述采样及监控管理电路通过开关使能控制线对所述多通道通断模块使能控制；
4、其中所述采样及监控管理电路包括依次连接的多路电流、电压采样电路和监控管理模块；其中所述多路电流、电压采样电路负责实时跟踪电源系统的电流和电压输出性能，并将相关信息反馈给所述监控管理模块以处理来自监控电路的数据，并对电源系统进行相应的调节和控制以确保稳定供电，并在发现故障时实施保护措施，最后通过串口实时向大系统反馈各路电源工作状态。
5、优选的，还包括内部辅助电源，通过经滤波后的输入交流电上获取部分电能转换为5v和3.3v低压直流电为所述采样及监控管理电路供电。
6、优选的，所述输入保护及滤波电路包括依次连接的输入保护电路和输入滤波电路；
7、其中所述输入保护电路包括：保险丝fluse和热敏电阻ptc；所述保险丝fluse位于ac-l线路中，所述热敏电阻ptc连接在ac-l和ac-n线路之间；
8、所述输入滤波电路包括：电容cx1、电容cy1～cy2、稳压二极管d1～d2；所述电容cx1连接在ac-l和ac-n线路之间，所述电容cy1、cy2连接在ac线路和地线之间；所述稳压二极管d1、d2连接在ac-l和ac-n线路之间，当稳压二极管d1、d2检测到电压超过其额定值时，稳压二极管d1和d2将快速导通，将过多的电压泄放至地线，从而保护后续电路。
9、优选的，所述多路功率因数校正电路包括：
10、pfc模块u1，用于接收交流输入ac1、ac2，并通过内部的电路进行功率因数校正；
11、ntc热敏电阻，为负温度系数热敏电阻，用于起始时限制冲击电流，随着温度升高其电阻值下降，以保护电路；
12、滤波电容c1～c10，采用10个100μf/450v电容器相并联构成一个滤波网络，用于减少输出电压的纹波，提供更平滑的直流输出；
13、pfc使能电路，由光耦隔离器u5和上拉电阻r7组成；所述光耦隔离器u5用于接收外部控制信号来启用或禁用pfc功能；所述上拉电阻r7用于提供上拉偏置；
14、电压反馈电路，由光耦隔离器u6、分压电阻r8～r10、电容c22和晶体管v1组成；用于负责从输出端采集电压反馈信号，该反馈信号用于调节pfc模块u1的工作电压，确保输出电压稳定；通过27v开关控制提供27v电压的使能信号，以调节分压电阻r9和r10的电阻比例以及电容c22的滤波，同时所述晶体管v1作为开关，以控制27v电压的通断。
15、优选的，所述dc-dc转换电路包括多路低压大功率dc-dc模块，各路低压大功率dc-dc模块负责将经过功率因数校正的直流电压进一步转换为适合声纳系统不同部件所需的电压和电流；
16、其中每路低压大功率dc-dc模块均包括：
17、dc-dc电源模块u1，接入过滤电容的电压，将输入电压转换为所需的输出电压，并通过反馈机制调节输出以保持稳定，经过转换和调节后的直流电压从dc-dc电源模块u1的out+和out-端输出，通过输出滤波电容进一步平滑，以确保输出电压的稳定性和低噪声；
18、均流、防倒灌模块u2，通过均流、防倒灌模块u2的share引脚端与其他相同模块的均流引脚相连，可实现多个模块共享电流信息，且动态调整各自的负载，以实现电流的均等分配；
19、霍尔电流模块u3，通过内置的霍尔传感器检测并输出与电流成比例的电压信号。
20、优选的，所述多通道通断模块采用以固态继电器实现的多通道通断控制。
21、优选的，所述监控管理模块主要采用微控制器u5构成的单片机控制系统，其中所述微控制器u5的nrst复位引脚通过电容c1和电阻r1相连，实现微控制器u5的上电软复位功能；通过外部晶体管y1和电容c2、电容c3构成单片机的时钟电路；通过二极管d1与微控制器u5的vbat引脚相连供电，以防止供电接反；通过微控制器u5上的状态指示信号pwr_good、pwr_fail，用于告知微控制器u5的电源状态良好或失败；通过微控制器u5上的en v1～env4端口，以实现启用或禁用相应的不同通道的电压输出。
22、优选的，所述输入保护及滤波电路上的系统交流电输入为ac198v～ac252v。
23、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
24、1、增强电源冗余性和可靠性：通过并联多路电源并实现均流输出，本专利技术显著增强了电源系统的冗余性和可靠性。即使单路电源发生故障，其他电源仍可继续供电，确保系统的连续运行。
25、2、无缝电源切换：本专利技术的设计允许在检测到某一路电源故障时立即断开故障电源，而无需时间延迟，这意味着电源的切换是无缝的，保证了声纳系统的不间断运行。
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【技术保护点】
1.一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，包括依次连接的输入保护及滤波电路、多路功率因数校正电路、DC-DC转换电路、多通道通断模块和输出滤波电路；
2.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，还包括内部辅助电源，通过经滤波后的输入交流电上获取部分电能转换为5V和3.3V低压直流电为所述采样及监控管理电路供电。
3.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述输入保护及滤波电路包括依次连接的输入保护电路和输入滤波电路；
4.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述多路功率因数校正电路包括：
5.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述DC-DC转换电路包括多路低压大功率DC-DC模块，各路低压大功率DC-DC模块负责将经过功率因数校正的直流电压进一步转换为适合声纳系统不同部件所需的电压和电流；
6.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述多通道通断模块采用以固态继电器实现
7.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述监控管理模块主要采用微控制器U5构成的单片机控制系统，其中所述微控制器U5的NRST复位引脚通过电容C1和电阻R1相连，实现微控制器U5的上电软复位功能；通过外部晶体管Y1和电容C2、电容C3构成单片机的时钟电路；通过二极管D1与微控制器U5的VBAT引脚相连供电，以防止供电接反；通过微控制器U5上的状态指示信号PWR_GOOD、PWR_FAIL，用于告知微控制器U5的电源状态良好或失败；通过微控制器U5上的EN V1～EN V4端口，以实现启用或禁用相应的不同通道的电压输出。
8.如权利要求1～7任一项所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述输入保护及滤波电路上的系统交流电输入为AC198V～AC252V。
...【技术特征摘要】
1.一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，包括依次连接的输入保护及滤波电路、多路功率因数校正电路、dc-dc转换电路、多通道通断模块和输出滤波电路；
2.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，还包括内部辅助电源，通过经滤波后的输入交流电上获取部分电能转换为5v和3.3v低压直流电为所述采样及监控管理电路供电。
3.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述输入保护及滤波电路包括依次连接的输入保护电路和输入滤波电路；
4.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述多路功率因数校正电路包括：
5.如权利要求1所述的一种声纳系统大功率供电系统冗余电路，其特征在于，所述dc-dc转换电路包括多路低压大功率dc-dc模块，各路低压大功率dc-dc模块负责将经过功率因数校正的直流电压进一步转换为适合声纳系统不同部件所需的电压和电流；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，颜恒平，杨凯强，刘耸霄，邓凡，井科然，杨浩，齐泽雨，
申请(专利权)人：海鹰企业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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