星载计算机过流保护电路及具有其的星载计算机

摘要

本发明提出了一种星载计算机过流保护电路及具有其的星载计算机，过流保护电路包括：电源、限流SWITCH、滤波电容及热敏电阻，电源用于为电路提供电能。限流SWITCH串联于电路中，用于进行过流保护，当电路中流过限流SWITCH的电流超过限流阈值时，对电路进行断电保护。滤波电容并联于电路中且位于限流SWITCH的下游，用于进行滤波。热敏电阻与滤波电容串联，当流经热敏电阻的电流超过预设阈值时，热敏电阻处于断电状态，以阻挡电流流经滤波电容，当热敏电阻的电流低于预设阈值时，热敏电阻处于导通状态，电流流经滤波电容。本发明在上电瞬间，滤波电路所在支路电流较大时，热敏电阻会阻断支路电流，避免上电瞬间引起SWITCH过流保护的问题，且可以节约电路成本。

说明书

技术领域

本发明涉及星载计算机技术领域，尤其涉及一种星载计算机过流保护电路及具有其的星载计算机。

背景技术

星载计算机运行过程中需要经历闩锁效应。闩锁效应将导致计算机电流持续增大。当星载计算机工作电流持续增大情况下，可以判断为发生闩锁。闩锁效应发生后，必须及时采取限流措施或切断电源，可以保护星载计算机不受闩锁效应的损伤。如不能及时切断电源，则有可能造成星载计算机不可逆损伤。因此，做到对星载计算机电流的实时监测变得尤为重要。而添加SWITCH对整个星载计算机电流监控是一种常用的方法。SWITCH可通过外围电路设置保护电流，当实时电流小于设定保护电流值时，星载计算机可正常供电。当实时电流大于等于设定保护电流值时，SWITCH将瞬间关断，以保护后续电路安全。

上述技术方案中存在如下弊端：

星载计算机将电路划分为多个模块，每个模块采用分步受控上电方式。通常星载计算机上电后，SWITCH后端电路均未启动，处于关闭状态。这种情况下，流经SWITCH的电流主要为对滤波电容进行充电。

由于电源分支较多，滤波电容放置的也比较多。则可能造成由于电容充电电流过大导致SWITCH处于过流保护状态。

虽然SWITCH内部自带上电爬坡斜率控制功能，可以减缓电容充电造成的瞬时大电流，但上电爬坡斜率控制功能可调节的范围有限，无法彻底避免 SWITCH由于电容充电造成的过流保护。

彻底解决由于电容充电造成SWITCH过流保护的问题应减小电容，对于高集成度、高电源纹波要求的高速计算机，电容减少将导致电路不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是避免上电瞬间由于电容充电电流过大造成 SWITCH过流保护，本发明提出一种星载计算机过流保护电路及具有其的星载计算机。

根据本发明实施例的星载计算机过流保护电路，包括：

电源，用于为电路提供电能；

限流SWITCH，串联于所述电路中，用于进行过流保护，当所述电路中流过所述限流SWITCH的电流超过限流阈值时，对所述电路进行断电保护；

滤波电容，并联于所述电路中且位于所述限流SWITCH的下游，用于进行滤波；

热敏电阻，与所述滤波电容串联，当流经所述热敏电阻的电流超过预设阈值时，所述热敏电阻处于断电状态，以阻挡电流流经所述滤波电容，当所述热敏电阻的电流低于预设阈值时，所述热敏电阻处于导通状态，电流流经所述滤波电容。

根据本发明实施例的星载计算机过流保护电路，通过在滤波电容所在支路串联热敏电阻，在上电瞬间，滤波电路所在支路电流较大时，热敏电阻会阻断支路电流，避免上电瞬间引起SWITCH过流保护的问题。而且，在热敏电阻恢复至导通状态后，可以恢复对滤波电容的充电，电路结构简单、可靠，并可以减少采用串联滤波电容的电路成本。

根据本发明的一些实施例，所述电路中位于所述限流SWITCH下游具有多条支路，每条所述支路上均串联有所述热敏电阻和所述滤波电容。

在本发明的一些实施例中，所述电路中位于所述限流SWITCH下游具有多条支路，部分所述支路上串联有所述热敏电阻和所述滤波电容，其余部分支路上仅串联有所述滤波电容。

根据本发明的一些实施例，仅串联有所述滤波电容的其余部分支路的每条支路上至少串联有两个所述滤波电容。

在本发明的一些实施例中，仅串联有所述滤波电容的其余部分支路的电流之和不超过所述限流阈值。

根据本发明的一些实施例，串联有所述热敏电阻和所述滤波电容的支路分为多组，不同组支路上的所述热敏电阻的所述预设阈值不同，相同组支路上的所述热敏电阻的所述预设阈值相同。

在本发明的一些实施例中，所述预设阈值的取值范围为20mA-500mA。

根据本发明的一些实施例，所述热敏电阻为PTC热敏电阻。

在本发明的一些实施例中，所述滤波电容为钽电容。

根据本发明实施例的星载计算机，所述星载计算机具有如上所述的星载计算机过流保护电路。

根据本发明实施例的星载计算机，通过在滤波电容所在支路串联热敏电阻，在上电瞬间，滤波电路所在支路电流较大时，热敏电阻会阻断支路电流，避免上电瞬间引起SWITCH过流保护的问题。而且，在热敏电阻恢复至导通状态后，可以恢复对滤波电容的充电，电路结构简单、可靠，并可以减少采用串联滤波电容的电路成本。

附图说明

图1为根据本发明实施例的星载计算机过流保护电路示意图；

图2为相关技术中星载计算机电容串联使用示意图；

图3为根据本发明实施例的滤波电容与热敏电阻串联示意图；

图4为根据本发明实施例的星载计算机过流保护电路示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

如图1所示，根据本发明实施例的星载计算机过流保护电路，包括：电源、限流SWITCH、滤波电容及热敏电阻。

具体而言，电源用于为电路提供电能，限流SWITCH串联于电路中，用于进行过流保护，当电路中流过限流SWITCH的电流超过限流阈值时，对电路进行断电保护。

滤波电容并联于电路中且位于限流SWITCH的下游，用于进行滤波，热敏电阻与滤波电容串联，当流经热敏电阻的电流超过预设阈值时，热敏电阻处于断电状态，以阻挡电流流经滤波电容，当热敏电阻的电流低于预设阈值时，热敏电阻处于导通状态，电流流经滤波电容。

根据本发明实施例的星载计算机过流保护电路，通过在滤波电容所在支路串联热敏电阻，在上电瞬间，滤波电路所在支路电流较大时，热敏电阻会阻断支路电流，避免上电瞬间引起SWITCH过流保护的问题。而且，在热敏电阻恢复至导通状态后，可以恢复对滤波电容的充电，电路结构简单、可靠。而且，可以减少采用串联滤波电容的电路成本。

根据本发明的一些实施例，电路中位于限流SWITCH下游具有多条支路，每条支路上均串联有热敏电阻和滤波电容。也就是说，可以在限流SWITCH下游的各条支路上的滤波电容均串联热敏电阻。由此，可以通过热敏电阻来控制对应支路上的滤波电容的电流的阻断和导通，从而可以避免电源对电路上电顺电，各支路滤波电容充电电流过大造成流经限流SWITCH超过限流阈值而触发断电保护的问题。

在本发明的一些实施例中，电路中位于限流SWITCH下游具有多条支路，部分支路上串联有热敏电阻和滤波电容，其余部分支路上仅串联有滤波电容。也就是说，可以仅在部分支路上串联热敏电阻和滤波电容，其他支路上的滤波电容不串联热敏电阻。例如，对于电容值较大的钽电容所在支路可以串联热敏电阻，对于电容值较小的滤波电容所在的支路可以不串联热敏电阻。

根据本发明的一些实施例，仅串联有滤波电容的其余部分支路的每条支路上至少串联有两个滤波电容。也就是说，对于不串联热敏电阻的滤波电容所在的支路，至少串联两个滤波电容。由此，可以避免采用单个滤波电容在电容失效时，导致电容正负极短路，而串联两个以上滤波电容则可以保证失效电容带来致命性影响，电源不会短路。

需要说明的是，串联电容将导致电容功效减半。通过将热敏电阻串联滤波电容之后，可以减少电容用量，节约成本，减小电路体积。以100uF钽电容实现100uF滤波效果为例进行说明，空间设计中需要两个钽电容并联使用，则需要4个钽电容两并两串达到100uF滤波效果，成本为1000元左右。添加PTC 滤波电阻后，只1个100uF电容，成本为250元。为增强可靠性，在一个电容失效情况下继续产生同样的滤波效果可采用两个100uF电容并联，成本500元，常态效果可以起到200uF滤波效果，在一个电容失效情况下，可以继续产生 100uF滤波效果。且电容失效后不会造成电路短路，影响可靠性。

在本发明的一些实施例中，仅串联有滤波电容的其余部分支路的电流之和不超过限流阈值。由此，可以有效避免在电源上电时，由于各支路滤波电容充电电流超过SWITCH限流阈值，造成断电保护的问题。例如，限流阈值为1A 时，若各支路的电流为100mA，则可以在10条或10条支路以内的支路上的滤波电容不串联热敏电阻，对于超出10条以外的各支路上的滤波电容串联热敏电阻。

根据本发明的一些实施例，串联有热敏电阻和滤波电容的支路分为多组，不同组支路上的热敏电阻的预设阈值不同，相同组支路上的热敏电阻的预设阈值相同。

需要说明的是，具有不同预设阈值的热敏电阻的断电状态和将各支路分为多组，各组采用不同的预设阈值的热敏电阻，可以在电源上电瞬间，实现不同组支路的自动分批充电。

在本发明的一些实施例中，预设阈值的取值范围为20mA-500mA。例如，热敏电阻的预设阈值可以选择50mA、70mA、100mA、130mA等。可以理解的是，上述预设阈值仅是为便于方案理解的举例说明，在实际使用中，可以根据实际需求选择相应预设阈值的热敏电阻。

根据本发明的一些实施例，热敏电阻为PTC热敏电阻。PTC热敏电阻在常态下电阻阻值较小，相当于短路状态。当通过电流超过PTC热敏电阻设定的电流值时，PTC热敏电阻阻值将迅速增大，相当于将电路切断。待PTC热敏电阻自然降温后，会自动恢复电路连接状态。

在本发明的一些实施例中，滤波电容为钽电容。

根据本发明实施例的星载计算机，星载计算机具有如上的星载计算机过流保护电路。

根据本发明实施例的星载计算机，通过在滤波电容所在支路串联热敏电阻，在上电瞬间，滤波电路所在支路电流较大时，热敏电阻会阻断支路电流，避免上电瞬间引起SWITCH过流保护的问题。而且，在热敏电阻恢复至导通状态后，可以恢复对滤波电容的充电，电路结构简单、可靠，并可以减少采用串联滤波电容的电路成本。

下面参照附图以一个具体的实施例详细描述根据本发明的星载计算机过流保护电路及具有其的星载计算机。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不应理解为对本发明的具体限制。

传统的电容并联在电源支路，起到滤波效果。传统电路主要包括电源、限流SWITCH、电容、负载。如图1所示，本发明在部分钽电容的一端串联PTC 热敏电阻(自恢复保险丝)后并联在电源支路。

如图4所示，SWITCH的电路保护限流阈值设置为6A，SWITCH电路后负载钽电容为40颗，将其中10颗均串联限流50mA PTC电阻，10颗均串联限流 70mA PTC电阻，10颗均串联100mA PTC电阻，10颗均串联130mA PTC电阻。上电瞬间可以切断其中30颗钽电容充电，仅对其中10颗电容充电。10颗电容充电完成后，30颗电容将自动分批恢复充电，从而不会对SWITCH造成电流冲击。

在上电瞬间，由于个别电容的上电电流过大，将触发PTC热敏电阻通过电流上限，由于通过电流的增大，触发PTC热敏电阻阻值变大，将电容并联的电源支路切断。随着链路中一部分电容已经充电完成，陆续恢复供电的支路由于对电容充电所产生的电流，与SWITCH限流值相比小了很多。工作状态，充电完成后的电容正负极流经的电流比较小，不会触发PTC热敏电阻短路保护，PTC 热敏电阻的加入不会影响正常工作。总而言之，是将传统的电容上电后集体充电调整为分别先后充电，以降低集体充电的电流压力。

综上所述，本发明通过在滤波电容所在支路串联热敏电阻，在上电瞬间，滤波电路所在支路电流较大时，热敏电阻会阻断支路电流，避免上电瞬间引起 SWITCH过流保护的问题。而且，在热敏电阻恢复至导通状态后，可以恢复对滤波电容的充电，电路结构简单、可靠，并可以减少采用串联滤波电容的电路成本。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。