[发明专利]一种空间用激光载荷配电器限流控制电路

权利要求书

1.一种空间用激光载荷配电器限流控制电路，其特征在于，包括：电流环PI、电压环PI、基极电阻R85、保护电阻R88、三极管V5、集电极电阻R81、软启动电容C39和PWM控制芯片；其中，软启动电容C39采用微法级电容，基极电阻R85和集电极电阻R81均采用千欧级电阻，保护电阻R88采用百千欧级电阻；

电流环PI的两个输入端分别接限流基准和电流采样，电流环PI的输出端通过基极电阻R85与接三极管V5的基极a连接，以控制三极管的开通与关断；集电极电阻R81的一端接三极管V5的集电极c，另一端接PWM控制芯片的软启动脚SOFT；三极管V5的发射极b接地；保护电阻R88并联接入三极管V5，以提高三极管V5的可靠性；其中，保护电阻R88的一端接三极管V5的基极a，另一端接三极管V5的发射极b；软启动电容C39一端接PWM控制芯片的软启动脚SOFT，另一端接地；电压环PI的输出端接PWM控制芯片的正相输入端IN+，电压环PI的两个输入端分别接电压基准和电压采样；PWM控制芯片的反相输入端IN-与误差输出端E/A out短接；PWM控制芯片为带软启动功能的PWM控制芯片，作为开关电源电路的主控芯片；PWM控制芯片的软启动脚SOFT上的电压V_soft与PWM控制芯片的最大输出占空比P成正比；其中，电压V_soft越低，最大输出占空比P越小；电压V_soft越高，最大输出占空比P越大；PWM控制芯片的内部设置有一9uA恒流源，用于在电路上电时，对软启动脚SOFT进行充电；

其中，电流环PI，包括：限流电阻R83、限流电阻R87、运算放大器N2、比例电阻R20、积分电容C8、补偿电容C9、供电限流电阻R82和供电稳压电容C44；限流电阻R83和限流电阻R87分别接运算放大器N2的反相输入端d和正相输入端e，以对输入的限流基准和电流采样进行限流；比例电阻R20与积分电容C8串联，串联后的比例电阻R20与积分电容C8并联接入运算放大器N2的反相输入端d和误差输出端h；补偿电容C9并联接入运算放大器N2的反相输入端d和误差输出端h；供电限流电阻R82接入运算放大器N2的供电正端g，用于运算放大器N2的供电限流；供电稳压电容C44接入运算放大器N2的供电正端g，用于运算放大器N2的供电稳压；运算放大器N2的供电负端f接地；

当PWM控制芯片为UC1825时，有：

UC1825的正相输入端IN+接电压环PI控制器输出，反相输入端IN-与误差输出端E/Aout短接；UC1825的软启动脚SOFT对地接3uF～5uF的软启动电容C39，后经千欧级的集电极电阻R81接三极管V5的集电极；

UC1825内部有一9uA恒流源，在电路上电时对UC1825的软启动脚SOFT进行充电；UC1825可输出的最大输出占空比随软启动脚电压V_soft的增大而逐渐增大；其中，当V_soft最大为5V时，UC1825可输出的最大输出占空比为最大；

电流环PI输入为限流基准与电流采样，电流环PI输出经千欧级的基极电阻R85接三极管V5的基极；百千欧级的保护电阻R88做三极管V5保护用，限流电阻R83和限流电阻R87作输入限流用，并与比例电阻R20、积分电容C8和补偿电容C9组成电流环PI控制器；供电限流电阻R82作运算放大器N2供电限流用，供电稳压电容C44作运算放大器N2供电稳压用；

配电器母线建立后，当载荷功放驱动器从电容C2取电时，激光载荷配电器的母线被拉低，导致电压环PI运放正电压运放负电压→误差经比例积分后使电压环PI最大输出→UC1825输出PWM占空比增大，达到最大输出占空比→母线电流增大；在母线电流未达到限流点之前，即电流采样小于限流基准电压之前，电流环PI运放N2输出为0，三极管V5不动作，UC1825的软启动脚电压V_soft为5V；当电流采样达到限流基准后，运放N2输出高电平→驱动三极管V5开通→泄放软启动电容C39电压→V_soft降低→UC1825最大输出占空比下降→母线电流减小；当母线电流减小至限流点且小于限流点后，运放N2输出为0→三极管V5关断→UC1825内部9uA限流源向C39充电→V_soft慢慢增大→母线电流增大；之后，限流电路进入以上重复过程，将母线输出电流调制在限流点，以达到激光载荷配电器限流输出的目的；

在泄放软启动电容C39时，三极管V5应处于深度饱和状态，电流环PI通过控制三极管V5的导通时间来控制V_soft，以使三极管V5发热最小、电路损耗最小，方便对软启动电容C39电压进行V_soft控制；

在UC1825全占空比输出的情况下，即母线电压到达电压控制点之前，软启动电压V_soft与母线电流I成一定的比例关系如式(1)所示：

I＝m*V_soft+n···式(1)

运放N2作为电流环PI的误差放大器，其目的是将电流采样(k*I)控制在限流基准V_限流，进而可以得到式(2)：

k*(m*V_soft+n)＝V_限流···式(2)

可见，通过控制软启动脚电压V_soft来达到限流的控制方式属于线性控制；

其中，k、m和n可通过实际电路进行整定，均为常数值。