導(dǎo)語：機載電子設(shè)備智能供電方案設(shè)計分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:機載電子設(shè)備綜合化程度越來越高，對供電系統(tǒng)可靠性和安全性要求也提出了很高的要求。給出一種余度供電設(shè)計方案，采用外部及用電LＲM模塊兩級余度供電輸入設(shè)計，通過智能電源管理對供電系統(tǒng)進行重構(gòu)管理、故障監(jiān)測、故障隔離，可實現(xiàn)機載設(shè)備供電系統(tǒng)一次故障工作、二次故障安全的要求。驗證結(jié)果表明，設(shè)計能夠大幅提高綜合化機載電子設(shè)備供電系統(tǒng)的可靠性、安全性及可用性。

關(guān)鍵詞:機載電子設(shè)備;供電系統(tǒng)可靠性和安全性;余度供電;智能電源管理

電子技術(shù)高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多。新一代飛機機載電子設(shè)備的小型化、綜合化設(shè)計已成為趨勢。隨著機載設(shè)備綜合化程度的提高，所承擔(dān)的任務(wù)數(shù)量及其重要性也越來越高，系統(tǒng)中電源設(shè)計已不再僅僅是滿足系統(tǒng)供電需求的單一功能單元，供電可靠性和安全性對于機載設(shè)備完成飛機任務(wù)有著至關(guān)重要的作用［1］。余度設(shè)計是非常重要的設(shè)計方法，該方法可有效提高機載產(chǎn)品的可靠性和安全性，實現(xiàn)產(chǎn)品一次故障工作，二次故障安全等要求［2］。本文結(jié)合某項目綜合模塊化航電處理平臺，提出一種雙余度智能供電方案設(shè)計，采用智能電源管理，能夠在發(fā)生供電、用電故障時，實現(xiàn)故障的檢測和隔離，防止故障蔓延，維持系統(tǒng)功能性能，為機載電子設(shè)備安全可靠工作提供堅實的保障。

1系統(tǒng)供電方案設(shè)計

綜合模塊化航電處理平臺系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)如圖1所示，采用2塊電源模塊(PSM)并聯(lián)設(shè)計，完成機上供電到內(nèi)部LＲM模塊用電的功率轉(zhuǎn)換。飛機通過2根270VDC電源匯流條向綜合模塊化航電處理平臺提供270VDC電源，2路270VDC輸入電源并聯(lián)后，經(jīng)過同一套濾波電路分別向2塊PSM模塊提供270VDC。當(dāng)發(fā)生1路外部供電線路或供電設(shè)備故障時，另一路270VDC輸入電源可為系統(tǒng)正常工作提供供電電源。系統(tǒng)內(nèi)部2塊PSM模塊采用1+1余度供電設(shè)計，一旦某一電源發(fā)生故障，另一電源能獨立承擔(dān)對所有LＲM模塊供電的能力。經(jīng)過濾波的270VDC電源同時輸入到2塊PSM模塊，每個PSM模塊獨立輸出轉(zhuǎn)換后的28VDC給用電LＲM模塊，用電LＲM模塊設(shè)計為2路外部并聯(lián)供電輸入，采用均流的方式進行工作。當(dāng)發(fā)生1塊電源模塊故障導(dǎo)致輸出28VDC故障、或用電LＲM模塊1路供電輸入接口故障時，雙余度電源模塊設(shè)計及雙余度供電輸入接口設(shè)計均可保證系統(tǒng)一次故障情況下正常工作。

2智能電源管理

系統(tǒng)中設(shè)計有系統(tǒng)控制器模塊，負責(zé)整個系統(tǒng)電源管理，電源模塊通過對用電設(shè)備及自身工作狀態(tài)監(jiān)控，接收系統(tǒng)控制器命令完成電源管理，這就要求電源模塊不僅僅是簡單的功率轉(zhuǎn)換輸出，而是對輸入輸出增加了監(jiān)測和控制，同時實現(xiàn)與系統(tǒng)控制器的通信交互，能夠智能的對輸入和輸出進行管控。電源模塊功能框圖如圖2所示。圖2電源模塊功能框圖

2．1智能電源監(jiān)測

智能電源監(jiān)測是實現(xiàn)智能電源管理的基礎(chǔ)，以電源監(jiān)測結(jié)果為輸入，智能電源管理系統(tǒng)才能完成綜合模塊化航電處理平臺的智能電源管理。智能電源監(jiān)測主要通過電源模塊完成對輸入供電電源監(jiān)測、輸出供電電源監(jiān)測、電源模塊溫度監(jiān)測等［3］。輸入供電電源監(jiān)測主要是對輸入到綜合模塊化航電處理平臺的外部電源狀態(tài)進行監(jiān)測，PSM模塊需要對2路外部輸入進行監(jiān)測，從圖1可以看出，由于濾波器后端270V接有儲能電容，當(dāng)外部輸入變化時，在電容器上檢測270V電壓會存在電壓緩慢變化而不能線性反應(yīng)輸入電壓的瞬變，監(jiān)測失去意義，所以輸入供電電源采樣點設(shè)計到外部輸入前端，這樣可以快速地監(jiān)測到外部電源故障，當(dāng)外部電壓出現(xiàn)過高或過低時，PSM模塊將發(fā)出告警信號，通知其他LＲM模塊保存現(xiàn)場，然后在系統(tǒng)控制器的控制下按照預(yù)定配置進行供電管理。輸出供電電源監(jiān)測主要是監(jiān)測流過各LＲM模塊的電流，根據(jù)電流大小產(chǎn)生電壓模擬信號，提供給智能管理組件進行模擬量監(jiān)測，以監(jiān)控每個LＲM的工作狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果超出設(shè)定閾值范圍時，判斷LＲM模塊是否出現(xiàn)用電故障，采取關(guān)閉或重啟等措施進行保護。電源模塊溫度監(jiān)測功能是對電源模塊內(nèi)部工作溫度進行監(jiān)控，電源模塊內(nèi)部設(shè)計有溫度傳感器，智能管理組件周期性地采集模塊內(nèi)部溫度，使用溫度來對電源模塊工作異常情況進行預(yù)判，結(jié)合電源模塊BIT檢測，輸入電源、輸出電源工作情況等進行綜合判斷，以決定電源模塊是否工作正常。

2．2電源管理系統(tǒng)

綜合模塊化航電處理平臺中有2塊PSM，PSM采用1+1并聯(lián)余度工作方式給每個LＲM獨立供電。PSM采用智能電源設(shè)計，接收系統(tǒng)控制器控制命令完成電源管理功能，電源管理系統(tǒng)設(shè)計如圖3所示，工作原理如下:1)綜合模塊化航電處理平臺設(shè)計有2塊系統(tǒng)控制器模塊，在同一時刻只能有1塊系統(tǒng)控制器可以成為主控制器;當(dāng)模塊為主控制器時，該模塊控制接口的發(fā)送功能，可對外發(fā)送電源控制命令;當(dāng)模塊為非主控制器時，禁止模塊控制接口的發(fā)送功能，僅能接收PSM返回的狀態(tài)信息。2)2塊PSM模塊同時接收系統(tǒng)控制器發(fā)送的電源管理命令。3)PSM根據(jù)系統(tǒng)控制器的指令進行應(yīng)答或執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。圖3電源管理系統(tǒng)互聯(lián)框圖PSM模塊在完成硬件初始化及上電BIT后，周期性地運行電源管理程序，首先對電源模塊工作信息進行采集，包括輸入供電狀態(tài)、各通道輸出狀態(tài)、內(nèi)部工作溫度等，之后查詢通信接口接收到的電源管理命令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。

2．3電源工作模式

在初始上電時，每個PSM模塊上都固化有初始電源輸出配置表，PSM完成上電BIT后，根據(jù)該配置表輸出相應(yīng)28VDC通道。運行過程中如果需要改變系統(tǒng)的加電配置，由系統(tǒng)控制器通過控制總線接口向PSM發(fā)送命令消息，PSM根據(jù)命令關(guān)閉/打開相應(yīng)28VDC輸出?？紤]到電源模塊需支持多種系統(tǒng)工作模式，可設(shè)置多種開關(guān)配置表，如初始化模式配置表、正常工作模式配置表、應(yīng)急工作模式配置表等。當(dāng)系統(tǒng)工作模式發(fā)生變化時，不需要對每個模塊進行單獨控制，只需要按照對應(yīng)工作模式切換到需要的開關(guān)配置表。這樣的設(shè)計不僅易于管理，同時易于維護，并且可以直觀的進行配置狀態(tài)的檢查和校驗，避免錯誤發(fā)生［4］。開關(guān)配置表可在地面維護狀態(tài)時，通過維護工具生成并固化到電源模塊中。產(chǎn)品在運行過程中不可避免的會出現(xiàn)一些異常情況，這些異常情況可能不會被包含在預(yù)先定義的工作模式中，這時需要定義一些故障控制策略，當(dāng)檢測到故障發(fā)生后，進入相應(yīng)的故障處理程序進行處理。例如當(dāng)發(fā)生電源模塊超溫故障，此時應(yīng)將超溫信息上報系統(tǒng)控制器，由系統(tǒng)控制器根據(jù)當(dāng)前工作模式、執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)及重要程度等決定是否進行關(guān)閉操作或維持現(xiàn)狀等操作;當(dāng)檢測到某模塊供電出現(xiàn)過流現(xiàn)象時，電源模塊應(yīng)主動關(guān)閉該路供電開關(guān)，并將故障信息及處理措施上報系統(tǒng)控制器。

3結(jié)束語

本文通過某綜合模塊化航電處理平臺供電方案設(shè)計，介紹了一種機載電子設(shè)備雙余度智能供電方案。整個系統(tǒng)的供電從余度供電輸入、余度供電轉(zhuǎn)換、余度供電輸出及余度用電接口等幾個方面進行了余度設(shè)計，電源智能管理通過指定工作模式下的配置表切換及異常故障模式下的故障處理來進行系統(tǒng)重構(gòu)、故障監(jiān)控、故障隔離，目前已在機上進行了充分驗證，能夠大幅度提高整個系統(tǒng)用電的可靠性、安全性及可用性，可為機載電子產(chǎn)品供電方案選取和設(shè)計提供較大的工程實用價值。

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［3］俞大磊，周勇，董凱．綜合化核心處理平臺智能電源管理技術(shù)［J］．信息通信，2017(4):291－292．

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作者：何立軍 馬小博 張利洲 單位：航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所