本發明屬于航天器安全保護技術領域，涉及一種航天器用母線欠壓保護可控恢復電路。
背景技術：
隨著我國航天事業的發展，我國研制的航天器有效載荷越來越多，功率越來越大，但當航天器在軌出現能源故障導致母線電壓逐漸下降時，用電策略要求有效載荷的用電設備在母線電壓掉到安全電壓范圍以下的某一預設值時應自動關機，為遙控遙測、姿軌控等平臺設備保留足夠的能源以應對故障排除工作。當故障排除后，母線恢復正常，用電設備不能自啟動開機，需要由遙控指令逐步開機達到正常。
有的航天器有效載荷用電設備具備遙控開關機和欠壓保護功能，但往往這兩項功能是相互獨立運作的，沒有關聯。當母線電壓掉電時，在安全電壓范圍內，可發遙控指令通過開關機控制電路關掉用電設備；但掉出安全電壓范圍，到達欠壓保護下限值后，欠壓保護電路將母線關斷，此時開關機控制電路可能還處于“開機”態，但已不能響應遙控指令。當母線逐漸恢復正常時，欠壓保護電路退出工作，用電設備就會自啟開機，這與用電策略不符，需要改進。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明提供了一種航天器用母線欠壓保護可控恢復電路，母線掉電用電設備關機，母線恢復正常后，用電設備不能自啟動開機，必須由指令控制才能開機，保證了用電設備的安全。
具體來說，本發明的母線欠壓保護可控恢復電路由開關機控制電路、欠壓保護電路和浪涌抑制電路組成；開關機控制電路、欠壓保護電路的輸出信號接入浪涌抑制電路，浪涌抑制電路接入母線Vin，控制母線與用電設備之間的通斷。
欠壓保護電路采用接成正反饋的運算放大器N1A對欠壓保護比較基準V1和母線電壓采樣值V2進行比較，運算放大器N1A將比較結果通過反接的隔離二極管D5接入浪涌抑制電路，控制浪涌抑制電路的通斷；輸出電平V3經分壓后作為開關機控制電路的關機比較基準V4；欠壓保護比較基準V1經分壓后作為開關機控制電路的開機比較基準V5。
開關機控制電路采用接成正反饋的運算放大器N1B，運算放大器N1B的反相端除了接開機比較基準V5還進一步連接開機使能端，正相端除了接關機比較基準V4還進一步連接關機使能端；運算放大器N1B將V4與V5的比較結果通過反接的隔離二極管D4也接入浪涌抑制電路，控制母線的通斷；
浪涌抑制電路采用MOSFET管VM1實現浪涌抑制，且MOSFET管VM1的中柵極耦接開關機控制電路和欠壓保護電路中的隔離二極管D4和D5，僅當隔離二極管D4和D5同時反偏時，MOSFET管VM1處于導通狀態，母線電壓施加于用電設備。浪涌抑制電路的作用一是接收開關機控制電路、欠壓保護電路產生的信號控制母線的通斷，作用二是當母線接通后，對后級電路產生的浪涌電流進行抑制。
開關機控制電路、欠壓保護電路對母線通斷的控制可實現互鎖，作用為：
a.在母線正常工況下，欠壓保護電路不動作，開關機控制電路接受外部開關機指令可控制母線的通斷；
b.在母線電壓降低到欠壓設定值以下時，欠壓保護電路動作使母線關斷，此時外部再發開機控制指令，母線也不會導通；
c.當母線電壓由低逐漸升高至正常范圍時，欠壓保護電路退出保護狀態，但外部不發開機指令，母線依舊處于關斷狀態，只有外部發開機指令，開關機控制電路才能使母線導通。
上述各電路模塊的一種具體實現方式為：
浪涌抑制電路由電阻R1、R2、R3、充電電容C1及MOSFET管VM1組成；分壓電阻R1和R3串聯接入母線Vin的正線Vin+及回線Vin-，分壓得到電壓V7，充電電容C2與電阻R3并聯，MOSFET管VM1的柵極通過電阻R2接入分壓點V7；MOSFET管VM1的源極接母線的回線Vin-，VM1的漏極接用電設備回線。
開關機控制電路中運算放大器N1B的輸出端通過電阻R15和反向連接的隔離二極管D4接入浪涌抑制電路；電阻R15小于浪涌抑制電路中電阻R3的1/10。
欠壓保護電路由電阻器、電容器、二極管及運算放大器組成；運算放大器N1A的反相端通過反向連接的電壓基準二極管Z2接母線的回線Vin-，獲得欠壓保護比較基準V1，電壓基準二極管Z2的陰極通過電阻R7接運算放大器N1A的供電端；運算放大器N1A的同相端接分壓電阻R5、R6的分壓點，獲得母線電壓采樣值V2；運算放大器N1A的輸出端一方面通過電阻R13和二極管D2反饋到自身的同相端，另一方面通過電阻R10、R11和R12的分壓，從R11和R12的連接處引出關機比較基準V4，提供給開關機控制電路，再一方面通過反向連接的隔離二極管D5接入浪涌抑制電路；
同時運算放大器N1A的反相端進一步通過分壓電阻R8和R9接母線的回線Vin-，電阻R8和R9的分壓點作為開機比較基準V5提供給開關機控制電路。
所述欠壓保護電路中運算放大器的供電端，一方面通過穩壓二極管Z1接母線的回線Vin-，另一方面通過限流電阻R4接母線的正線Vin+。所述欠壓保護電路進一步包括為穩壓二極管Z1進行溫度補償的濾波電容C3和二極管D1；二極管D1接在穩壓二極管Z1與母線回線Vin-之間，濾波電容C3并聯在穩壓二極管Z1和二極管D1組成的串聯結構兩端。
該電路的工作原理如下：
工作原理如下：
a.初始狀態：母線電壓Vin在正常工作范圍，欠壓保護電路運算放大器N1A同相端的母線采樣電壓V2大于反相端的設定電壓V1，運算放大器N1A的輸出端電壓V3是高電平(V3＞V7)，隔離二極管D5反偏；同時開關機控制電路的運算放大器N1B同相端的母線采樣電壓V4大于反相端的設定電壓V5，運算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平(V6＞V7)，隔離二極管D4反偏，同時V6通過電阻R14和二極管D3反饋到運算放大器N1B的同相端，使V4電壓抬升，起到自鎖的作用；D4和D5均反偏，浪涌抑制電路的V7大于MOSFET管柵極的閾值電壓，MOSFET管處于導通狀態；此時如果發遙控關機指令，開關機控制電路關機使能端被遙控指令執行機構置低，使V4＜V5，則運算放大器N1B的輸出端電壓V6是低電平，N1B的正相端解鎖，同時隔離二極管D4導通，將浪涌抑制電路MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過D4、R15置低，由于R15小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止狀態，母線關斷；
b.欠壓狀態：母線電壓Vin逐漸降低到欠壓保護下限值后，欠壓保護電路運算放大器N1A同相端的母線采樣電壓V2小于反相端的設定電壓V1，運算放大器N1A的輸出端電壓V3為低電平，隔離二極管D5導通，將浪涌抑制電路MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過D5、R10置低，由于R10小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止狀態；同時由于V3置低，與之連接的開關機控制電路的運算放大器N1B同相端電壓V4也通過R11、R10置低，V4電壓下降，小于運算放大器N1B反相端電壓V5，N1B的輸出端電壓V6為低電平，通過正反饋R14和D3，N1B同相端電壓解鎖，同時D4導通，與欠壓保護電路的D5作用一樣，共同將浪涌抑制電路MOSFET管關斷；此時發遙控開機指令，開關機控制電路開機使能端被遙控指令執行機構置低，使V5＜V4，則運算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平，D4反偏，但欠壓保護電路的D6依然處于導通狀態，浪涌抑制電路MOSFET管被關斷；
c.母線恢復狀態：母線電壓Vin逐漸升高超過欠壓保護上限值后，欠壓保護電路運算放大器同相端的母線采樣電壓V2大于反相端的設定電壓V1，運算放大器N1A輸出高電平，使V3＞V7，隔離二極管D5反偏，同時通過R13、D2反饋到N1A同相端，使V2電壓抬升，起到欠壓保護窗口比較器的作用(下次母線電壓Vin需降低到欠壓保護下限值后，運算放大器N1A才能輸出低電平)；V3還通過R11和R12的分壓向開關機控制電路的運算放大器N1B同相端設置電壓V4，但V4小于反相端的設定電壓V5，運算放大器N1B的輸出端電壓V6是低電平，D4導通，浪涌抑制電路MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過D4、R15被置低，由于R15小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止狀態，母線不通；此時發遙控開機指令，開關機控制電路開機使能端被遙控指令執行機構置低，使V5＜V4，則運算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平，隔離二極管D4反偏，同時V6通過R14和D3反饋到同相端，使V4電壓抬升大于V5，起到自鎖作用；由于D4和D5均反偏，浪涌抑制電路的V7大于MOSFET管柵極的閾值電壓，MOSFET管處于導通狀態，母線電壓施加于用電設備。
有益效果：
本發明設計的開關機控制電路、欠壓保護電路對母線通斷的控制可實現互鎖，除了具有一般欠壓保護的功能，還在母線電壓由低逐漸升高至正常范圍時，欠壓保護電路退出保護狀態的狀態下，只要外部不發開機指令，母線依舊處于關斷狀態，只有外部發開機指令，開關機控制電路才能使母線導通，從而滿足用電策略，在實現欠壓保護的基礎上，保證用電設備的安全性。
附圖說明
圖1為本發明的母線欠壓保護可控恢復電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
本發明提供了一種母線欠壓保護可控恢復電路，由開關機控制電路1、欠壓保護電路2和浪涌抑制電路3組成。
如圖1所示，本發明的浪涌抑制電路3由電阻R1、R2、R3、電容C1及MOSFET管VM1組成。分壓電阻R1、R3串聯接入母線Vin的正線端Vin+及回線端Vin-，分壓得到電壓V7，充電電容C2與電阻R3并聯，柵極電阻R2由V7接入MOSFET管VM1的柵極，MOSFET管VM1的源極接母線的回線Vin-，VM1的漏極接用電設備回線。當隔離二極管D4和D5導通時，V7被置低，VM1關斷；當D4和D5反偏時，母線通過R2向C1充電，V7逐漸升高，VM1處于由截止向飽和導通的發展，在此過程中，對用電設備的輸入浪涌電流進行有效控制。V7上升到Vin×R3/(R1+R3)時停止，V7一般取8V。
如圖1所示，本發明的欠壓保護電路2由電阻器、電容器、二極管及運算放大器(為減小體積，本發明選用雙運算放大器，欠壓保護電路2用其中的一個)組成。運算放大器N1A的反相端通過反向連接的電壓基準二極管Z2接母線的回線Vin-，獲得欠壓保護比較基準V1，電壓基準二極管Z2的陰極通過電阻R7接運算放大器N1A的供電端；運算放大器N1A的同相端接分壓電阻R5、R6的分壓點，獲得母線電壓采樣值V2；運算放大器N1A的輸出端一方面通過電阻R13和二極管D2反饋到自身的同相端，另一方面通過電阻R10、R11和R12的分壓，從R11和R12的連接處引出關機比較基準V4，提供給開關機控制電路1，再一方面通過反向連接的隔離二極管D5接入浪涌抑制電路3。同時運算放大器N1A的反相端進一步通過分壓電阻R8和R9接母線的回線Vin-，電阻R8和R9的分壓點作為開機比較基準V5提供給開關機控制電路。所述欠壓保護電路2中運算放大器的供電端，一方面通過穩壓二極管Z1接母線的回線Vin-，另一方面通過限流電阻R4接母線的正線Vin+。
當母線電壓逐漸上升擊穿穩壓二極管Z1(12V)時，運算放大器N1的工作Vcc穩定在Z1的穩壓值上。R4是Z1的限流電阻；二極管D1接在穩壓二極管Z1與母線回線Vin-之間，D1作用是為Z1進行溫度補償；C3是濾波電容，濾波電容C3并聯在穩壓二極管Z1和二極管D1組成的串聯結構兩端。
電壓基準二極管Z2為N1A的反相端設置電壓V1作為欠壓保護的比較基準，同時通過R8與R9的分壓，為開關機控制電路1的N1B的反相端設置電壓V5作為開機比較基準，設置時應使V5＝(1/2)V1。母線通過采樣電阻R5、R6分壓得到V2接入N1A的同相端，若母線電壓上升超過欠壓保護的上限值后，V2＞V1，N1A輸出高電平V3(接近于Vcc)，D5反偏，同時通過R13、D2反饋到N1A同相端，使V2電壓抬升，起到欠壓保護窗口比較器的作用(下次母線電壓Vin需降低到欠壓保護下限值后，運算放大器N1A才能輸出低電平)。V3還通過R10與R11的分壓，為開關機控制電路1的N1B的同相端設置電壓V4作為關機比較基準，設置時應使V4＜V5，N1B輸出低電平V6(接近于0)，D4導通。
如圖1所示，本發明的開關機控制電路1由電阻器、電容器、二極管、運算放大器和開機使能端及關機使能端組成。在未接受遙控開關機指令前，V4＜V5，N1B輸出低電平，D4是導通的，浪涌抑制電路3中的VM1處于截止狀態。當發遙控開機指令，開關機控制電路1的開機使能端被遙控指令執行機構置低，使V5＜V4，則運算放大器N1B的輸出端電壓V6是高電平，隔離二極管D4反偏，同時V6通過R14和D3反饋到同相端，使V4電壓抬升大于V5，起到自鎖作用；由于D4和D5均反偏，浪涌抑制電路3的V7大于MOSFET管VM1柵極的閾值電壓，VM1處于導通狀態，母線電壓施加于用電設備。當發遙控關機指令，開關機控制電路1的關機使能端被遙控指令執行機構置低，使V4＜V5，則運算放大器N1B的輸出端電壓V6是低電平，N1B的正相端解鎖，同時隔離二極管D4導通，將浪涌抑制電路3中MOSFET管柵極電壓V7的電壓通過D4、R15置低，由于R15小于R3的1/10，因此V7被拉低至MOSFET管柵極的閾值電壓以下，MOSFET管處于截止狀態，母線關斷。
綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。