[发明专利]一种基于ispPAC的铁路电源启动模块及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于可编程模拟电路（In-System-Programmability Programmable Analog Circuits,简称ispPAC）的铁路电源启动（Power Start-up Unit，简称PSU）模块，用于高速列车供电系统电压监控以及系统受控启动和受控停止。

背景技术

在系统可编程模拟电路ispPAC，允许设计者使用开发软件通过计算机对模拟电路进行设计、修改、仿真，最后通过编程电缆将设计方案下载至芯片中，可编程模拟电路可实现信号调理、信号处理、信号转换三种功能。

高速列车中央控制单元CCU（Central Control Unit）由供电模块、中央处理单元CPU、TCN网关、IO模块、总线管理模块、背板等部分组成，主要作用是完成列车系统逻辑控制以及对各部件监控和保护。

电源启动模块（PSU）属于供电模块的一部分，通过总线与CPU单元进行数据通讯。此模块检测初级和次级各路的电压状态，可通过硬件或软件控制断开相应的模块供电，亦可控制其余电源模块的供电状态，从而保护整个系统可靠的工作状态。目前国内高速列车系统研发刚刚起步，尚无稳定可靠的源边电流检发测控制模块。

发明内容

本发明为高速列车中央控制单元的电源管理部分，提供一种基于ispPAC的高可靠性铁路电源启动模块初级与次级电压进行检测及保护。该模块由六部分组成:输入信号保护电路单元,信号调理电路单元,信号隔离比较电路单元,模数转换电路及逻辑控制电路单元,断路器驱动电路单元，通讯接口电路单元。

本发明技术方案如下：一种基于ispPAC的铁路电源启动模块，其特征在于，由输入信号保护电路单元、信号调理电路单元、信号隔离比较电路单元、A/D模数转换采样及逻辑控制电路单元、断路器驱动电路单元以及通讯接口电路单元组成，

初级电压和次级电压先进入输入信号保护电路单元再进入与其连接的信号调理电路单元进行分压比较得到数字和/或模拟信号；

所述A/D采样及逻辑控制电路单元采集经过调理后的模拟信号及数字信号，并输出到通讯接口电路单元；

所述通讯接口电路单元连接断路器驱动电路单元，用于CPU板卡控制信号的传入执行；

所述断路器驱动电路单元，根据接收到的A/D转换及逻辑控制电路输出进行决策分断后输出结果。

PSU电源启动模块分为两个电势等级，在初级端有两个电缆接头，载电流容量分别为20A和10A。

PSU电源启动模块在初级电压端，所述A/D采集及逻辑控制电路单元采用初级供电电压或借助单独的ESB启动信号启动。

更进一步，PSU电源启动模块还连接一供电模块。

更进一步，PSU电源启动模块在次级端，设有6条监控通道用于次级供电电压的欠电压监控，所述监控通道中有3条可通过硬件断开或连接；其它通道保持连通。

更进一步，PSU电源启动模块采用CP2120芯片将SPI接口扩展成IO接口的方式，由中央处理单元CPU完成对此板卡的复位及控制。

更进一步，PSU电源启动模块中根据可变电阻器设置焊接端子上的电阻器停机阈值，可变电阻器可以调节可断通道的停机阈值。

基于ispPAC的铁路电源启动方法，其步骤包括，

1）在PSU铁路电源启动模块的输入端输入初级电压和次级电压，所述PSU铁路电源启动模块用于监控初级电压和次级电压的欠电压监控；

2）输入电压经过输入信号保护、信号调理和信号隔离后进入模数转换电路，所述模数转换电路，输入到通讯接口电路单元；

3）初级电压和次级电压在输出端经输出断路器电路单元驱动保护或电源模块控制监控，完成电源启动。

经信号调理电路单元处理的电压一部分进入信号隔离比较电路完成模拟比较后进入模数采集及逻辑控制电路单元，一部分直接进入模数采集及逻辑控制电路单元。

所述输出断路器驱动电路单元执行分断操作时，经过稳压管降压控制PNP三极管，三极管输出驱动光耦隔离器进而控制功率MOS完成分断功能。

发明有益效果

本发明结构简单、成本低。采用在系统可编程模拟电路ispPAC完成初级及次级的欠电压监控。具有实时性高、稳定可靠等优良特性。本发明亦可用于CCU模块的供电桥接，功能完善。

附图说明

图1是本发明基于ispPAC的铁路电源启动模块的一实施例中电源启动模块示意图；

图2是本发明一实施例中输入信号保护电路单元示意图；