太空飛行器多通道冷熱機隔離技術的製作方法

2023-05-28 01:17:16

太空飛行器多通道冷熱機隔離技術的製作方法
【專利摘要】本發明公開了太空飛行器多通道冷熱機隔離技術，該隔離技術包括數位訊號主備隔離電路和模擬信號主備隔離電路，所述數位訊號主備隔離電路包括第一隔離二極體和第二隔離二極體，所述模擬信號主備隔離電路包括第一模擬開關和第二模擬開關。由於上述設置，在主機工作時，第二隔離二極體和第二模擬開關斷開，而隔離主機和備機，在備機工作時，第一隔離二極體和第一模擬開關斷開而隔離主機和備機，所以，能夠使得冷熱機之間不會互相干擾和串電。
【專利說明】太空飛行器多通道冷熱機隔離技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及太空飛行器電子產品採用冷備份冗餘機制的冷熱機電路隔離設計，尤其涉及主機和備機之間的互相干擾和串電的計數。
【背景技術】
[0002]太空飛行器產品以其任務的重要性對可靠性有非常嚴格的要求，為提高飛行任務的可靠性，除了在元器件、原材料等方面選用較高的宇航等級外，普遍的做法是採用系統冗餘的方法。
[0003]相比於熱冗餘機制，冷備份的系統冗餘以其結構清晰，工作機制簡單以及可靠性較高等優點得到了越來越多的採用。在對實時性要求不十分嚴格的情況下一般都採用冷備份的冗餘機制。相比於熱備份模式，在冷備份系統中如何確保冷機的完全隔離是一個突出的問題。
[0004]在一般電路中主要有2種信號進行傳輸:數位訊號和模擬信號。數位訊號的輸入源一般為開關信號，開關裝置的通斷代表2種極性的數位訊號，比如圖1中，在電路設計中一般採用上拉電阻Rl或R2將2種不同的輸入極性轉換成高低電平，在有抗幹擾要求的電路中還需要設計濾波電路去除不期望出現的毛刺。
[0005]在冷備份電路中的數位訊號接口電路就會設計2套，不可避免的是由於共輸入源端，主備電路供電電源之間會形成潛通路，主備之間的阻抗與上拉電阻(R3和R4)的阻值相關(圖2)。並且更嚴重的情況是在輸入源通道較多的情況下，主備之間的阻抗將更小，最終的結果將是在一機工作的情況下，供電電源通過潛通路串到另一機的電源，冷備份的機制就失效了。
[0006]所以，現有的冷熱機隔離計數不能完全將冷熱機隔離。

【發明內容】

[0007]本發明要解決的技術問題是冷機的完全隔離的問題。
[0008]為了解決上述問題，本發明提供一種太空飛行器多通道冷熱機隔離技術，該隔離技術包括數位訊號主備隔離電路和模擬信號主備隔離電路，其中，所述數位訊號主備隔離電路包括第一隔離二極體和第二隔離二極體，所述第一隔離二極體的正極連接主機電源和主機，所述第二隔離二極體的正極連接備機和備機電源，第一隔離二極體的負極和第二隔離二極體的負極相連接；所述模擬信號隔離電路包括第一模擬開關和第二模擬開關，該第一模擬開關連接主機和主機電源，具有依序三個選通端和依序的八個數據通道，其中，該三個選通端接地，第一個數據通道接地；該第二模擬開關連接備機和備機電源，具有依序三個選通端和依序的八個數據通道，其中，該第二模擬開關的三個選通端接地，該第二模擬開關的第一個數據通道接地，
作為一種改進方案，所述第一隔離二極體的反向電阻至少IOMΩ，所述第二隔離二極體的反向電阻至少IOM Ω。[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
由於本發明的數位訊號主備隔離電路包括第一隔離二極體和第二隔離二級管，在主機工作時，第二隔離二極體被反向，將主機電源和主機與備機隔離，在備機工作時，第一隔離二極體被反向而將備機電源和備機與主機隔離，所以，能夠實現數位訊號的隔離；由於模擬信號主備隔離電路包括第一模擬開關和第二模擬開關，主機工作時，第二模擬開關的三個選通端均接地，所以，第二模擬開關始終輸出為0，所以，沒有電壓信號進入備機，而當備機工作時，第一模擬信號的三個選通端被接地，所以，第一模擬開關始終輸出為0，這樣，沒有電壓信號進入主機，所以，能夠將主機和備機完全隔離。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是現有的數位訊號的輸入接口原理示意圖。
[0011]圖2是現有的冷備份系統中數位訊號接口電路主備串電示意圖。
[0012]圖3是冷備份模式下數位訊號隔離電路的原理示意圖。
[0013]圖4是冷備份模式下模擬信號隔離電路的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0014]請參閱圖3和圖4，本發明的太空飛行器多通道冷熱機隔離技術，冷機在本實施例中稱之為備機，熱機在本實施例中稱之為主機，包括數位訊號主備隔離電路I和模擬信號主備隔離電路2，其中，所述數位訊號主備隔離電路I包括第一隔離二極體11和第二隔離二極體12，所述第一隔離二極體11的正極連接主機電源3和主機4，所述第二隔離二極體12的正極連接備機電源5和備機6，第一隔離二極體11的負極和第二隔離二極體12的負極相連接，用於接收輸入，在本實施例中，所述第一隔離二極體11的反向電阻至少10ΜΩ，所述第二隔離二極體12的反向電阻至少IOM Ω，所述第一隔離二極體11和第二隔離二極體12的選擇很重要，在這個接口電路中主備路之間的通路如圖3所示，由於第一隔離二極體11和第二隔離二極體12的阻隔，串電現象得到了抑制(原因後述)。在多通道信號輸入的冷備份系統中，多路的並聯仍然會導致主機電源和備機電源之間的阻抗急劇降低。在選擇快恢復等類型二極體器件的情況下，由於二極體本身的反向電阻並不十分大(一般此類二極體反向電阻在200 kQ?500kΩ)，在多路(50路以上)接口電路的並聯效應作用下，主備電源之間的阻抗仍然能夠達到4 kQ?IOkQ，不可避免還是有部分電壓會串入冷機電路，導致冷備份不完全。故第一隔離二極體11和第二隔離二極體12需要選擇至少具備10ΜΩ的反向電阻，才能夠消除主機和備機之間的串電現象(串電現象在本實施例中包括主機在工作時電流流向備機而使得備機工作，或者備機工作時而使得電流流向主機)。
[0015]請繼續參閱圖3，數位訊號隔離電路的工作過程如下:
在主機4工作時，第一隔離二極體11被導通，由此，使得第二隔離二極體12截止(負極電壓大於正極電壓)，所以，備機6被該第二隔離二極體12隔離，以此可以類推，當備機6工作時，第二隔離二極體12被導通而使得第一隔離二極體11截止(負極電壓大於正極電壓)，所以，因為設置有第一隔離二極體11和第二隔離二極體12，數位訊號隔離電路I能夠完全隔尚主機4和備機6。
[0016]請參閱圖4，圖4為冷備份模式下模擬信號隔離電路的原理示意圖。如圖4所示，所述模擬信號隔離電路2包括第一模擬開關21和第二模擬開關22,該第一模擬開關21連接主機3和公共電源4，具有依序三個選通端(SEL_A (主)、SEL_B (主)和SEL_C (主))和依序的八個數據通道(1/00~1/07)，其中，該三個選通端(SEL_A(主)、SEL_B (主)和SEL_C (主))接地，第一個數據通道1/00接地；該第二模擬開關22連接公共電源4和備機5，具有依序三個選通端(SEL_A (備)、SEL_B (備)和SEL_C (備))和依序的八個數據通道(I/00~1/07)，其中，該第二模擬開關22的三個選通端接地(SEL_A (備)、SEL_B (備)和SEL_C (備))，該第二模擬開關22的第一個數據通道1/07接地，第一模擬開關21在選通端(SEL_A (主)、SEL_B (主)和SEL_C (主))的控制下的真值表如下表1所示，
表1信號真值表
【權利要求】
1.太空飛行器多通道冷熱機隔離技術，其特徵在於:包括數位訊號主備隔離電路和模擬信號主備隔離電路，其中， 所述數位訊號主備隔離電路包括第一隔離二極體和第二隔離二極體，所述第一隔離二極體的正極連接主機電源和主機，所述第二隔離二極體的正極連接備機和備機電源，第一隔離二極體的負極和第二隔離二極體的負極相連接； 所述模擬信號隔離電路包括第一模擬開關和第二模擬開關，該第一模擬開關連接主機和主機電源，具有依序三個選通端和依序的八個數據通道，其中，該三個選通端接地，第一個數據通道接地；該第二模擬開關連接備機和備機電源，具有依序三個選通端和依序的八個數據通道，其中，該第二模擬開關的三個選通端接地，該第二模擬開關的第一個數據通道接地。
2.根據權利要求1所述的太空飛行器多通道冷熱機隔離技術，其特徵在於:所述第一隔離二極體的反向電阻至少10ΜΩ，所述第二隔離二極體的反向電阻至少10ΜΩ。
【文檔編號】H03K19/003GK103684396SQ201210326355
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月6日 優先權日:2012年9月6日
【發明者】丁承華, 王有波 申請人:上海航天控制工程研究所