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【技术实现步骤摘要】
本专利技术及火炮电源电气,具体涉及一种火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路。
技术介绍
1、目前许多火炮电源电气系统一般都采用发电机和蓄电池并网供电方式,其中发电机可以是主机发电机,也可以是辅机发电机。当上装设备仅用蓄电池供电时,若此时起动车辆发动机,或者是调炮、装填等大功率用电设备(如随动系统、供输弹系统)工作时,则会造成上装用电设备重启等问题;同时也会存在上装设备长时间用电造成蓄电池亏电,从而影响车辆的正常起动。
2、为了避免此类问题,一般火炮电源系统都设计一块上装专用蓄电池,该蓄电池可单独给上装设备供电,也可与发电机并网工作。当与发电机并网时,则由发电机给蓄电池充电;为保证底盘电源和上装电源独立性,上装与底盘由不同的总电源上电开关控制;但是,这种电源系统在使用过程中存在当仅使用上装蓄电池供电时,进行系统调试、训练情况下,操作人员如果忘记关“上装总电源”开关,则会存在蓄电池长时间给用电设备供电,造成蓄电池严重亏电的问题,影响装备正常使用。现有的火炮电源系统一般仅设计电源电压指示、低压告警提示,没有设计蓄电池欠压保护功能,存在蓄电池严重亏电的风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为火炮电源电气系统提出一种阈值可调、极低功耗、抗干扰能力强、高可靠性的蓄电池亏电保护电路。
2、为了实现上述任务,本专利技术采用以下技术方案:
3、一种火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,包括电压采样单元、亏电判断与控制单元以及电子开关单元,其中:
5、亏电判断与控制单元的比较电路将采样的电源电压与其内部基准电压进行比较,通过其内部三极管的通断控制后级驱动放大电路的两级三极管共射级电路的导通截止,控制电子开关单元的继电器线圈的通电或断电,从而将继电器的常开触点作为电子开关实现对火炮电源系统上装设备的配电控制。
6、进一步地,所述电压采样单元由电阻r1、r4、r8,二极管d2组成的分压网络和电阻r8、电容c1组成的电压采样抗干扰支路构成,其中:电阻r8和电容c1并联后与电阻r1、电阻r4、开关二极管d2串联在蓄电池的正极、负极两端,开关二极管d2的正极与电阻r4连接,开关二极管d2的负极与电阻r8连接。
7、进一步地,所述亏电判断与控制单元的比较电路包括可控精密稳压源u2,u2采用tl431芯片;所述开关二极管d2的负极连接至u2的ref端,u2的anode连接蓄电池的电源负极;亏电判断与控制单元的后级驱动放大电路由两个三极管共射级电路组成,其中电阻r2、电阻r6以及三极管q2组成第一级三极管共射级电路,电阻r3、电阻r5以及三极管q1组成第二级三极管共射级电路;r2的一端连接蓄电池的电源正极,r2的另一端连接r6的一端、r7的一端以及u2的cathode端;r6的另一端连接q2的基极,r7的另一端连接q1的集电极,r5连接在q2的集电极以及q1的基极之间;q2的集电极通过r3连接蓄电池的电源正极,q1和q2的发射极均连接蓄电池的电源负极。
8、进一步地,所述电子开关单元由继电器u1、二极管d1组成,其中,d1的正极与q1的集电极连接,d1的负极连接蓄电池的电源正极;d1与继电器u1的线圈并联,u1的常开触点的一端与负载连接,常开触点的另一端在悬空端和接线端之间切换;接线端连接蓄电池的电源正极。
9、进一步地,通过调整电阻r1、r4、r8,根据可控精密稳压源u2的ref端配置的基准电压,可调整蓄电池欠压保护点电压值uth-bat。
10、进一步地,由于电源采样电压的干扰信号为脉冲宽度t0以内的电压骤降信号,幅值达到16v,为了抑制、消除干扰信号干扰影响需设计t>t0,取t=1s;根据u2的ref端输入推荐工作电流1~100ma,选择r8为5.1kω;旁路电容c1和r8形成放电回路,旁路电容放电至原来的10%所需的时间:
11、t=2.302r8c1
12、由上式计算可得c1≈100μf;当蓄电池的电源电压跌落至电池欠压保护点电压值uth-bat,电阻分压后a点电压等于2.5v,满足:
13、
14、由上式计算得到r1+r4≈36kω,因此选取r1=33kω,r4=2.7kω。
15、进一步地,蓄电池的电源电压输入电压采样单元,通过电阻r1、r4分压实现对蓄电池电源电压的自动采样以及亏电保护点阈值设定;蓄电池的电源采样电压输出至亏电判断与控制单元作为可控精密稳压源u2比较电路的输入信号,该信号与比较电路内部的2.5v基准电压进行比较,控制其内部三极管饱和导通或者截止,u2的输出信号控制后级驱动放大电路三极管q1、q2的导通、截止;电子开关单元包括继电器,驱动放大电路的输出信号控制继电器的线圈,从而将继电器的常开触点作为电子开关实现对火炮电源系统负载的配电控制;当蓄电池的电源电压大于设定的亏电保护点阈值,则u2的ref端输入电压大于u2配置的基准电压,三极管q1导通、q2截止,继电器线圈吸合使得常开触点接通,从而保证负载配电正常;当蓄电池的电源电压低于设定的亏电保护点阈值,则u2的ref端输入电压小于基准电压,则三极管q1截止、q2导通,继电器线圈失电,常开触点切换至悬空端,从而自动切断负载,避免蓄电池严重亏电。
16、进一步地,所述蓄电池亏电保护电路应用于车载火炮上时,继电器u1的常开触点作为电子开关与上电总电源开关串联,同时在电子开关外部并联设置手动屏蔽开关;设置接触器km,接触器km的线圈一端连接蓄电池的电源正极,线圈的另一端连接上电总电源开关;接触器km的常开触点设置在负载供电线路上,负载供电线路的一端连接蓄电池的电源正极,另一端通过多个负载供电支路与各个负载连接,负载供电线路上设置有熔断器fu;还可在每个负载供电支路上根据实际应用需求设定负载上电开关。
17、进一步地,二极管d2型号为1n4148,电阻r1为33kω、r4为2.7kω、r8为5.1kω,电容c1为100μf;三极管q1、q2型号为2n3904,r2、r3阻值为10kω,r5为100kω,r6为51kω;继电器u1的型号为jzc56ma;蓄电池的亏电保护点阈值uth-bat设置为22v,当电源采样电压ui等于uth-bat时,在开关二极管d2与电阻r8之间取一点a作为采样点,a点电位ua为2.5v;当电源采样电压ui小于22v时,a点电位ua小于2.5v,tl431的ref管脚电压小于2.5v。
18、进一步地,通过调整电阻r1、r4、r8,根据u2的ref端的基准电压为2.5v,则可调整蓄电池的亏电保护点阈值uth-bat;调整三极管q1型号,则可调整后级驱动放大电路的驱动能力,适配不同的继电器需求。
19、与现有技术相比,本专利技术具有以下技术特点:
20、1.通过电阻分压采样蓄电池电压、设定蓄电池亏电阈值,通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,包括电压采样单元、亏电判断与控制单元以及电子开关单元,其中:
2.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,所述电压采样单元由电阻R1、R4、R8,二极管D2组成的分压网络和电阻R8、电容C1组成的电压采样抗干扰支路构成,其中:电阻R8和电容C1并联后与电阻R1、电阻R4、开关二极管D2串联在蓄电池的正极、负极两端,开关二极管D2的正极与电阻R4连接,开关二极管D2的负极与电阻R8连接。
3.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,所述亏电判断与控制单元的比较电路包括可控精密稳压源U2,U2采用TL431芯片;所述开关二极管D2的负极连接至U2的REF端,U2的ANODE连接蓄电池的电源负极;亏电判断与控制单元的后级驱动放大电路由两个三极管共射级电路组成,其中电阻R2、电阻R6以及三极管Q2组成第一级三极管共射级电路,电阻R3、电阻R5以及三极管Q1组成第二级三极管共射级电路;R2的一端连接蓄电池的电源正极,R2的另一端连接R6的一端、R7的
4.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,所述电子开关单元由继电器U1、二极管D1组成,其中,D1的正极与Q1的集电极连接,D1的负极连接蓄电池的电源正极;D1与继电器U1的线圈并联,U1的常开触点的一端与负载连接,常开触点的另一端在悬空端和接线端之间切换;接线端连接蓄电池的电源正极。
5.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,通过调整电阻R1、R4、R8,根据可控精密稳压源U2的REF端配置的基准电压,可调整蓄电池欠压保护点电压值Uth-bat。
6.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,由于电源采样电压的干扰信号为脉冲宽度T0以内的电压骤降信号,幅值达到16V,为了抑制、消除干扰信号干扰影响需设计t>T0,取t=1s;根据U2的REF端输入推荐工作电流1~100mA,选择R8为5.1KΩ;旁路电容C1和R8形成放电回路,旁路电容放电至原来的10%所需的时间:
7.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,蓄电池的电源电压输入电压采样单元,通过电阻R1、R4分压实现对蓄电池电源电压的自动采样以及亏电保护点阈值设定;蓄电池的电源采样电压输出至亏电判断与控制单元作为可控精密稳压源U2比较电路的输入信号,该信号与比较电路内部的2.5V基准电压进行比较,控制其内部三极管饱和导通或者截止,U2的输出信号控制后级驱动放大电路三极管Q1、Q2的导通、截止;电子开关单元包括继电器,驱动放大电路的输出信号控制继电器的线圈,从而将继电器的常开触点作为电子开关实现对火炮电源系统负载的配电控制;当蓄电池的电源电压大于设定的亏电保护点阈值,则U2的REF端输入电压大于U2配置的基准电压,三极管Q1导通、Q2截止,继电器线圈吸合使得常开触点接通,从而保证负载配电正常;当蓄电池的电源电压低于设定的亏电保护点阈值,则U2的REF端输入电压小于基准电压,则三极管Q1截止、Q2导通,继电器线圈失电,常开触点切换至悬空端,从而自动切断负载,避免蓄电池严重亏电。
8.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,所述蓄电池亏电保护电路应用于车载火炮上时,继电器U1的常开触点作为电子开关与上电总电源开关串联,同时在电子开关外部并联设置手动屏蔽开关;设置接触器KM,接触器KM的线圈一端连接蓄电池的电源正极,线圈的另一端连接上电总电源开关;接触器KM的常开触点设置在负载供电线路上,负载供电线路的一端连接蓄电池的电源正极,另一端通过多个负载供电支路与各个负载连接,负载供电线路上设置有熔断器FU;还可在每个负载供电支路上根据实际应用需求设定负载上电开关。
9.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,二极管D2型号为1N4148,电阻R1为33kΩ、R4为2.7kΩ、R8为5.1kΩ,电容C1为100μF;三极管Q1、Q2型号为2N3904,R2、R3阻值为10kΩ,R5为100kΩ,R6为51kΩ;继电器U1的型号为JZC56MA;蓄电池的亏电保护点阈值Uth-bat设置为22V,当电源采样电压Ui等于Uth-bat时,在开关二极管D...
【技术特征摘要】
1.一种火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,包括电压采样单元、亏电判断与控制单元以及电子开关单元,其中:
2.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,所述电压采样单元由电阻r1、r4、r8,二极管d2组成的分压网络和电阻r8、电容c1组成的电压采样抗干扰支路构成,其中:电阻r8和电容c1并联后与电阻r1、电阻r4、开关二极管d2串联在蓄电池的正极、负极两端,开关二极管d2的正极与电阻r4连接,开关二极管d2的负极与电阻r8连接。
3.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,所述亏电判断与控制单元的比较电路包括可控精密稳压源u2,u2采用tl431芯片;所述开关二极管d2的负极连接至u2的ref端,u2的anode连接蓄电池的电源负极;亏电判断与控制单元的后级驱动放大电路由两个三极管共射级电路组成,其中电阻r2、电阻r6以及三极管q2组成第一级三极管共射级电路,电阻r3、电阻r5以及三极管q1组成第二级三极管共射级电路;r2的一端连接蓄电池的电源正极,r2的另一端连接r6的一端、r7的一端以及u2的cathode端;r6的另一端连接q2的基极,r7的另一端连接q1的集电极,r5连接在q2的集电极以及q1的基极之间;q2的集电极通过r3连接蓄电池的电源正极,q1和q2的发射极均连接蓄电池的电源负极。
4.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,所述电子开关单元由继电器u1、二极管d1组成,其中,d1的正极与q1的集电极连接,d1的负极连接蓄电池的电源正极;d1与继电器u1的线圈并联,u1的常开触点的一端与负载连接,常开触点的另一端在悬空端和接线端之间切换;接线端连接蓄电池的电源正极。
5.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,通过调整电阻r1、r4、r8,根据可控精密稳压源u2的ref端配置的基准电压,可调整蓄电池欠压保护点电压值uth-bat。
6.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保护电路,其特征在于,由于电源采样电压的干扰信号为脉冲宽度t0以内的电压骤降信号,幅值达到16v,为了抑制、消除干扰信号干扰影响需设计t>t0,取t=1s;根据u2的ref端输入推荐工作电流1~100ma,选择r8为5.1kω;旁路电容c1和r8形成放电回路,旁路电容放电至原来的10%所需的时间:
7.根据权利要求1所述的火炮电源电气系统的蓄电池亏电保...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩再焜,吕孟恩,刘建成,侯刚,杨宝华,王永梅,赵涛,李凌峰,
申请(专利权)人:西北机电工程研究所,
类型:发明
国别省市:
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