宇航用高可靠复合开关设计

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1、第２２卷第５期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．５２０１６年１０月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＯｃｔ．２０１６宇航用高可靠复合开关设计王儒，孙清晓，张倩倩（北京卫星制造厂，北京１００１９０）摘要：传统星载设备采用继电器对供电母线进行开关控制，继电器体积大，并且在大电流情况下，容易产生触点粘连故障，可靠性低。针对该问题提出一种高可靠复合开关电路，采用小型继电器对供电母线上的功率ＭＯＳ管的栅源电压进行控制，实现了对供电母线的加断电控制；分析了该电路的工作过程，利用功率ＭＯＳ管线性工作区的特性，可有效降低开机浪涌电流；在此基础上给出了各元器件的降额设计方法。

2、对一款星载ＤＣＤＣ变换器前级增加该开关电路进行试验，结果表明，该开关电路能够可靠控制供电母线的加断电，通过改变缓启电容的大小，能够减小开关浪涌电流９０％以上，体积小，可靠性高。关键词：开关；可靠性；浪涌电流中图分类号：ＴＭ５７１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０５⁃０６４１⁃０４ＤｅｓｉｇｎｏｆＨｉｇｈＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＣｏｍｐｏｕｎｄＳｗｉｔｃｈｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＷＡＮＧＲｕ，ＳＵＮＱｉｎｇｘｉａｏ，ＺＨＡＮＧＱｉａｎｑｉａｎ（ＢｅｉｊｉｎｇＳｐａｃｅｃｒａｆｔｓＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＦａｃ

3、ｔｏｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｅｒｏｓｐａｃｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｒｅｌａｙｉｓｏｆｔｅｎｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｂｕｓ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｌａｙｉｓｕｓｕａｌｌｙｌａｒｇｅｉｎｖｏｌｕｍｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｔａｃｔａｄｈｅｓｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｉｓｅａｓｙｔｏｏｃｃｕｒｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｌａｒｇｅｃｕｒｒｅｎｔ，ｓｏｉｔｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｓｌｏｗ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃｏｍｐｏｕｎｄｓｗｉｔｃ

4、ｈｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｂｕｓｗａｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｏｓｗｉｔｃｈｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒＭＯＳ⁃ＦＥＴ’ｓｇａｔｅ⁃ｔｏ⁃ｓｏｕｒｃｅｖｏｌｔａｇｅｗｉｔｈａｓｍａｌｌｒｅｌａｙ．Ｔｈｅｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｗａｓａｎａ⁃ｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｃｏｕｌｄｂｅｒｅｄｕｃｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒＭＯＳｔｕｂｅｉｎｔｈｅｌｉｎｅａｒｒｅ⁃ｇｉｏｎ．Ａｌｓｏｔｈｅｄｅｒａｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈ

5、ｏｄｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｗａｓｇｉｖｅｎ．ＡｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｗａｓａｄｄｅｄｂｅｆｏｒｅａＤＣＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｗｉｔｃｈｃｉｒｃｕｉｔｃｏｕｌｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｂｕｓｔｏｓｗｉｔｃｈｒｅｌｉａｂｌｙ，ａｎｄｔｈｅｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｃｏｕｌｄｂｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙｍｏｒｅｔｈａｎ９０％ｔｈｒｏｕｇｈｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｃａｐａｃｉｔｏｒ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｓｍａｌｌ

6、ｖｏｌｕｍｅａｎｄｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉ⁃ｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔ［３］设备输入端均设计有电容滤波电路，当继电器１引言闭合时，输入母线对滤波电容充电，需要输入端提［４⁃５］目前，我国卫星供配电系统中，供配电设备与供瞬时的大电流脉冲，即“浪涌电流”，该峰值［１⁃２］负载设备主要采用继电器实现加断电控制，即电流一般比设备的静态电流大几倍，如不加抑制，在输入母线的正线上串联继电器，继电器通过对有可能导致输入电压波形改变，使供电质量变差，线包的通断电使其内部的触点接触或者断开来实影响相邻其它

7、用电设备工作，同时浪涌电流过大现母线加断电；同时，为了提高供电质量，在负载还有可能导致用于开关控制的继电器触点粘连而收稿日期：２０１５⁃０３⁃１１；修回日期：２０１６⁃０８⁃１０作者简介：王儒（１９８２－），男，硕士，工程师，研究方向为星船电子产品设计。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗａｎｇｒｕ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ６４２载人航天第２２卷［６⁃７］无法断开，失去开关切换功能。针对输入浪涌时，Ｉ随Ｕ的增加成线性增大，因此在设备加电ＤＧＳ电流带来的冲击，传统的解决方法有串联电阻法时，通过控制Ｕ电压，使其线性增大，从而控制ＧＳ［８］和预充电法。串联电阻法是指在负载设备源

8、输入电流Ｉ线性增大，解决开机瞬间的浪涌电流Ｄ输入端串联固定电阻，利用电阻的限流作用，在设问题。当对后级电容充