李劍+吳曉輝

【摘 要】 本文介紹了一種航空級(jí)直流28V固態(tài)功率控制器的設(shè)計(jì)方法，闡述了固態(tài)功率控制器的主要組成部分、功能、特點(diǎn)和未來(lái)的發(fā)展應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 固態(tài)功率控制器 電力MOSFET

1 引言

隨著全電/多電飛機(jī)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)飛機(jī)的配電系統(tǒng)已由常規(guī)配電向固態(tài)配電發(fā)展。常規(guī)配電采用熱保護(hù)開關(guān)、繼電器、接觸器、斷路器等機(jī)電式器件對(duì)負(fù)載控制，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、器件工作穩(wěn)定，缺點(diǎn)是電路過(guò)流、短路等故障響應(yīng)慢，不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)管理。因此必須采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的匹配發(fā)展，固態(tài)配電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)以微型計(jì)算機(jī)為控制中心，通過(guò)多路傳輸和固態(tài)功率控制器（SSPC）來(lái)控制和保護(hù)負(fù)載，這種配電方式大大提高了配電系統(tǒng)的自動(dòng)化和可靠性，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理功能，是今后配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 固態(tài)配電技術(shù)

固態(tài)配電技術(shù)的核心器件是固態(tài)功率控制器（SSPC），早在20世紀(jì)70年代，國(guó)外就開始研究SSPC，但多年后仍未得到實(shí)際應(yīng)用，主要原因是半導(dǎo)體三極管的通態(tài)壓降較大。近幾年來(lái)，隨著電力電子器件的發(fā)展，功率MOS器件有突破性進(jìn)展，為SSPC的發(fā)展打下了基礎(chǔ)，特別是功率MOSFET管的發(fā)展，它驅(qū)動(dòng)功率小，無(wú)二次擊穿且具有自均流能力，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。在直流電源系統(tǒng)中，由于沒(méi)有交流系統(tǒng)的電流過(guò)零點(diǎn)特性，電流通斷瞬間對(duì)配電系統(tǒng)影響很大，因此使用SSPC對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制，能夠解決常規(guī)配電系統(tǒng)中電路轉(zhuǎn)換、保護(hù)方面的缺陷問(wèn)題。

3 固態(tài)功率控制器（SSPC）研發(fā)設(shè)計(jì)

固態(tài)功率控制器作為先進(jìn)飛機(jī)配電系統(tǒng)中的重要配電設(shè)備，主要用于接通或關(guān)斷用電設(shè)備的電源，同時(shí)還具有過(guò)載保護(hù)功能和自檢測(cè)功能，指示負(fù)載是否已經(jīng)發(fā)生跳閘或出現(xiàn)了故障，取代了常規(guī)配電的機(jī)械開關(guān)、繼電器和熱斷路器。SSPC能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的快速接通和斷開，內(nèi)部沒(méi)有活動(dòng)部件，無(wú)機(jī)械磨損，不產(chǎn)生電??；過(guò)載時(shí)按“反延時(shí)”特性跳閘，具有電氣隔離措施，抗干擾能力強(qiáng)，其性能大大優(yōu)于常規(guī)配電，本文針對(duì)直流28V、電流不超過(guò)10A的負(fù)載進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

3.1 SSPC的組成

固態(tài)功率控制器（SSPC）主要由控制和邏輯部件、固態(tài)開關(guān)部件和電流感受部件組成。各組成部分主要完成：控制和邏輯部件通過(guò)總線接受指令信號(hào)，并根據(jù)接受的指令激勵(lì)開關(guān)部件斷開或閉合，依據(jù)SSPC的狀態(tài)和來(lái)自電流感受部件的信息，控制和邏輯部件提供狀態(tài)信號(hào)；固態(tài)開關(guān)部件由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，用于接通和斷開電路；電流感受部件測(cè)定負(fù)載電流的大小，通過(guò)總線將電流信息上傳，如果判斷負(fù)載過(guò)電流，將發(fā)送跳閘信號(hào)。固態(tài)功率控制器功能框圖如圖1所示。

固態(tài)功率控制器（SSPC）可為28V，不大于10A的負(fù)載提供控制和饋電線保護(hù)，實(shí)現(xiàn)功能如下：通過(guò)總線接收控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，并準(zhǔn)確動(dòng)作；對(duì)每個(gè)供電通道的電流值進(jìn)行分別判斷，并將電流大小通過(guò)總線反饋；過(guò)流時(shí)，自動(dòng)保護(hù)，并進(jìn)行斷電恢復(fù)；具有良好的電磁兼容性和可靠性；設(shè)計(jì)體積小型化，便于小空間的安裝。

3.2 SSPC的設(shè)備選型

3.2.1 控制器

固態(tài)功率控制器采用單片機(jī)為內(nèi)核，開關(guān)執(zhí)行器件BTS6142D芯片，硬件電路包括微處理器最小電路、RS485電平轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離輸出電路、模擬量輸入電路等。

SSPC具有8路數(shù)字量輸出和8路模擬量輸出，數(shù)據(jù)采集模塊i-87017W：8通道差分輸入模擬量采集，通過(guò)功率控制器板上的采樣電阻獲取電流參數(shù)。數(shù)據(jù)采集模塊i-8069PW：8通道的PhotoMOS繼電器輸出。功率控制板：?jiǎn)蝹€(gè)控制板包含4路負(fù)載控制，控制端連接控制計(jì)算機(jī)，輸入端和輸出端連接外部負(fù)載，保護(hù)電路的關(guān)鍵作用就是在負(fù)載（特別是容性負(fù)載）接通時(shí)，減小電流沖擊。

3.2.2 電力MOSFET管

固態(tài)功率控制器（SSPC）的開關(guān)執(zhí)行器件選用N溝道增強(qiáng)型MOSFET管，MOSFET管的基本特性：非常小的漏電流、單級(jí)型電流控制、良好的電磁兼容性、感性負(fù)載迅速去磁。其優(yōu)點(diǎn)如下：?jiǎn)螛O型控制，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單；沒(méi)有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，工作速度快；沒(méi)有二次擊穿失效機(jī)理，溫度越高耐力越強(qiáng)，發(fā)生熱擊穿的可能性越低；具有自關(guān)斷能力，安全工作區(qū)寬。

MOSFET管的導(dǎo)通電阻具有正的溫度特性，可自動(dòng)調(diào)節(jié)電流，易于并聯(lián)應(yīng)用。BTS6142D芯片的額定工作電流為7A，如果負(fù)載工作電流大于7A時(shí)，芯片則不能滿足負(fù)載功率。出于對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展性、可靠性，以及減小MOSFET承受能力方面的考慮，可以采用多路MOSFET并聯(lián)工作的方式。采用此方式：一方面可以減小流過(guò)每個(gè)MOSFET的負(fù)載電流，使其工作在理想的條件下；另一方面，可以提高SSPC工作的可靠性，當(dāng)一個(gè)MOSFET出現(xiàn)故障，不至于使整個(gè)SSPC失效。

4 試驗(yàn)及結(jié)論

SSPC通過(guò)理論研究，提出具體設(shè)計(jì)方案，目前已制作出小型模塊，下一步需進(jìn)行功能驗(yàn)證試驗(yàn)。地面試驗(yàn)設(shè)備主要有：28V直流穩(wěn)壓電源、SSPC、負(fù)載、電流表等。試驗(yàn)內(nèi)容包括：?jiǎn)温坟?fù)載過(guò)流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；雙路并聯(lián)過(guò)流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載過(guò)壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載欠壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；長(zhǎng)時(shí)間工作可靠性驗(yàn)證。

通過(guò)地面試驗(yàn)驗(yàn)證，SSPC的遠(yuǎn)程邏輯控制正確，負(fù)載過(guò)流、欠壓保護(hù)響應(yīng)速度快，自保護(hù)功能強(qiáng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)行可靠。

5 應(yīng)用前景

直流28V固態(tài)功率控制器（SSPC）的研制，突破了傳統(tǒng)的配電模式，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理和遠(yuǎn)程控制，大大提高了配電系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到一個(gè)質(zhì)的飛躍，為未來(lái)航空飛機(jī)的固態(tài)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)，后續(xù)可進(jìn)一步研發(fā)交流115V、高壓直流270V的SSPC。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳曉輝.分布式智能配電系統(tǒng).工程碩士學(xué)位論文.2012.endprint

【摘 要】 本文介紹了一種航空級(jí)直流28V固態(tài)功率控制器的設(shè)計(jì)方法，闡述了固態(tài)功率控制器的主要組成部分、功能、特點(diǎn)和未來(lái)的發(fā)展應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 固態(tài)功率控制器 電力MOSFET

1 引言

隨著全電/多電飛機(jī)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)飛機(jī)的配電系統(tǒng)已由常規(guī)配電向固態(tài)配電發(fā)展。常規(guī)配電采用熱保護(hù)開關(guān)、繼電器、接觸器、斷路器等機(jī)電式器件對(duì)負(fù)載控制，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、器件工作穩(wěn)定，缺點(diǎn)是電路過(guò)流、短路等故障響應(yīng)慢，不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)管理。因此必須采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的匹配發(fā)展，固態(tài)配電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)以微型計(jì)算機(jī)為控制中心，通過(guò)多路傳輸和固態(tài)功率控制器（SSPC）來(lái)控制和保護(hù)負(fù)載，這種配電方式大大提高了配電系統(tǒng)的自動(dòng)化和可靠性，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理功能，是今后配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 固態(tài)配電技術(shù)

固態(tài)配電技術(shù)的核心器件是固態(tài)功率控制器（SSPC），早在20世紀(jì)70年代，國(guó)外就開始研究SSPC，但多年后仍未得到實(shí)際應(yīng)用，主要原因是半導(dǎo)體三極管的通態(tài)壓降較大。近幾年來(lái)，隨著電力電子器件的發(fā)展，功率MOS器件有突破性進(jìn)展，為SSPC的發(fā)展打下了基礎(chǔ)，特別是功率MOSFET管的發(fā)展，它驅(qū)動(dòng)功率小，無(wú)二次擊穿且具有自均流能力，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。在直流電源系統(tǒng)中，由于沒(méi)有交流系統(tǒng)的電流過(guò)零點(diǎn)特性，電流通斷瞬間對(duì)配電系統(tǒng)影響很大，因此使用SSPC對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制，能夠解決常規(guī)配電系統(tǒng)中電路轉(zhuǎn)換、保護(hù)方面的缺陷問(wèn)題。

3 固態(tài)功率控制器（SSPC）研發(fā)設(shè)計(jì)

固態(tài)功率控制器作為先進(jìn)飛機(jī)配電系統(tǒng)中的重要配電設(shè)備，主要用于接通或關(guān)斷用電設(shè)備的電源，同時(shí)還具有過(guò)載保護(hù)功能和自檢測(cè)功能，指示負(fù)載是否已經(jīng)發(fā)生跳閘或出現(xiàn)了故障，取代了常規(guī)配電的機(jī)械開關(guān)、繼電器和熱斷路器。SSPC能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的快速接通和斷開，內(nèi)部沒(méi)有活動(dòng)部件，無(wú)機(jī)械磨損，不產(chǎn)生電?。贿^(guò)載時(shí)按“反延時(shí)”特性跳閘，具有電氣隔離措施，抗干擾能力強(qiáng)，其性能大大優(yōu)于常規(guī)配電，本文針對(duì)直流28V、電流不超過(guò)10A的負(fù)載進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

3.1 SSPC的組成

固態(tài)功率控制器（SSPC）主要由控制和邏輯部件、固態(tài)開關(guān)部件和電流感受部件組成。各組成部分主要完成：控制和邏輯部件通過(guò)總線接受指令信號(hào)，并根據(jù)接受的指令激勵(lì)開關(guān)部件斷開或閉合，依據(jù)SSPC的狀態(tài)和來(lái)自電流感受部件的信息，控制和邏輯部件提供狀態(tài)信號(hào)；固態(tài)開關(guān)部件由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，用于接通和斷開電路；電流感受部件測(cè)定負(fù)載電流的大小，通過(guò)總線將電流信息上傳，如果判斷負(fù)載過(guò)電流，將發(fā)送跳閘信號(hào)。固態(tài)功率控制器功能框圖如圖1所示。

固態(tài)功率控制器（SSPC）可為28V，不大于10A的負(fù)載提供控制和饋電線保護(hù)，實(shí)現(xiàn)功能如下：通過(guò)總線接收控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，并準(zhǔn)確動(dòng)作；對(duì)每個(gè)供電通道的電流值進(jìn)行分別判斷，并將電流大小通過(guò)總線反饋；過(guò)流時(shí)，自動(dòng)保護(hù)，并進(jìn)行斷電恢復(fù)；具有良好的電磁兼容性和可靠性；設(shè)計(jì)體積小型化，便于小空間的安裝。

3.2 SSPC的設(shè)備選型

3.2.1 控制器

固態(tài)功率控制器采用單片機(jī)為內(nèi)核，開關(guān)執(zhí)行器件BTS6142D芯片，硬件電路包括微處理器最小電路、RS485電平轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離輸出電路、模擬量輸入電路等。

SSPC具有8路數(shù)字量輸出和8路模擬量輸出，數(shù)據(jù)采集模塊i-87017W：8通道差分輸入模擬量采集，通過(guò)功率控制器板上的采樣電阻獲取電流參數(shù)。數(shù)據(jù)采集模塊i-8069PW：8通道的PhotoMOS繼電器輸出。功率控制板：?jiǎn)蝹€(gè)控制板包含4路負(fù)載控制，控制端連接控制計(jì)算機(jī)，輸入端和輸出端連接外部負(fù)載，保護(hù)電路的關(guān)鍵作用就是在負(fù)載（特別是容性負(fù)載）接通時(shí)，減小電流沖擊。

3.2.2 電力MOSFET管

固態(tài)功率控制器（SSPC）的開關(guān)執(zhí)行器件選用N溝道增強(qiáng)型MOSFET管，MOSFET管的基本特性：非常小的漏電流、單級(jí)型電流控制、良好的電磁兼容性、感性負(fù)載迅速去磁。其優(yōu)點(diǎn)如下：?jiǎn)螛O型控制，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單；沒(méi)有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，工作速度快；沒(méi)有二次擊穿失效機(jī)理，溫度越高耐力越強(qiáng)，發(fā)生熱擊穿的可能性越低；具有自關(guān)斷能力，安全工作區(qū)寬。

MOSFET管的導(dǎo)通電阻具有正的溫度特性，可自動(dòng)調(diào)節(jié)電流，易于并聯(lián)應(yīng)用。BTS6142D芯片的額定工作電流為7A，如果負(fù)載工作電流大于7A時(shí)，芯片則不能滿足負(fù)載功率。出于對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展性、可靠性，以及減小MOSFET承受能力方面的考慮，可以采用多路MOSFET并聯(lián)工作的方式。采用此方式：一方面可以減小流過(guò)每個(gè)MOSFET的負(fù)載電流，使其工作在理想的條件下；另一方面，可以提高SSPC工作的可靠性，當(dāng)一個(gè)MOSFET出現(xiàn)故障，不至于使整個(gè)SSPC失效。

4 試驗(yàn)及結(jié)論

SSPC通過(guò)理論研究，提出具體設(shè)計(jì)方案，目前已制作出小型模塊，下一步需進(jìn)行功能驗(yàn)證試驗(yàn)。地面試驗(yàn)設(shè)備主要有：28V直流穩(wěn)壓電源、SSPC、負(fù)載、電流表等。試驗(yàn)內(nèi)容包括：?jiǎn)温坟?fù)載過(guò)流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；雙路并聯(lián)過(guò)流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載過(guò)壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載欠壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；長(zhǎng)時(shí)間工作可靠性驗(yàn)證。

通過(guò)地面試驗(yàn)驗(yàn)證，SSPC的遠(yuǎn)程邏輯控制正確，負(fù)載過(guò)流、欠壓保護(hù)響應(yīng)速度快，自保護(hù)功能強(qiáng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)行可靠。

5 應(yīng)用前景

直流28V固態(tài)功率控制器（SSPC）的研制，突破了傳統(tǒng)的配電模式，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理和遠(yuǎn)程控制，大大提高了配電系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到一個(gè)質(zhì)的飛躍，為未來(lái)航空飛機(jī)的固態(tài)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)，后續(xù)可進(jìn)一步研發(fā)交流115V、高壓直流270V的SSPC。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳曉輝.分布式智能配電系統(tǒng).工程碩士學(xué)位論文.2012.endprint

【摘 要】 本文介紹了一種航空級(jí)直流28V固態(tài)功率控制器的設(shè)計(jì)方法，闡述了固態(tài)功率控制器的主要組成部分、功能、特點(diǎn)和未來(lái)的發(fā)展應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 固態(tài)功率控制器 電力MOSFET

1 引言

隨著全電/多電飛機(jī)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)飛機(jī)的配電系統(tǒng)已由常規(guī)配電向固態(tài)配電發(fā)展。常規(guī)配電采用熱保護(hù)開關(guān)、繼電器、接觸器、斷路器等機(jī)電式器件對(duì)負(fù)載控制，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、器件工作穩(wěn)定，缺點(diǎn)是電路過(guò)流、短路等故障響應(yīng)慢，不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)管理。因此必須采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的匹配發(fā)展，固態(tài)配電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)以微型計(jì)算機(jī)為控制中心，通過(guò)多路傳輸和固態(tài)功率控制器（SSPC）來(lái)控制和保護(hù)負(fù)載，這種配電方式大大提高了配電系統(tǒng)的自動(dòng)化和可靠性，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理功能，是今后配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 固態(tài)配電技術(shù)

固態(tài)配電技術(shù)的核心器件是固態(tài)功率控制器（SSPC），早在20世紀(jì)70年代，國(guó)外就開始研究SSPC，但多年后仍未得到實(shí)際應(yīng)用，主要原因是半導(dǎo)體三極管的通態(tài)壓降較大。近幾年來(lái)，隨著電力電子器件的發(fā)展，功率MOS器件有突破性進(jìn)展，為SSPC的發(fā)展打下了基礎(chǔ)，特別是功率MOSFET管的發(fā)展，它驅(qū)動(dòng)功率小，無(wú)二次擊穿且具有自均流能力，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。在直流電源系統(tǒng)中，由于沒(méi)有交流系統(tǒng)的電流過(guò)零點(diǎn)特性，電流通斷瞬間對(duì)配電系統(tǒng)影響很大，因此使用SSPC對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制，能夠解決常規(guī)配電系統(tǒng)中電路轉(zhuǎn)換、保護(hù)方面的缺陷問(wèn)題。

3 固態(tài)功率控制器（SSPC）研發(fā)設(shè)計(jì)

固態(tài)功率控制器作為先進(jìn)飛機(jī)配電系統(tǒng)中的重要配電設(shè)備，主要用于接通或關(guān)斷用電設(shè)備的電源，同時(shí)還具有過(guò)載保護(hù)功能和自檢測(cè)功能，指示負(fù)載是否已經(jīng)發(fā)生跳閘或出現(xiàn)了故障，取代了常規(guī)配電的機(jī)械開關(guān)、繼電器和熱斷路器。SSPC能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的快速接通和斷開，內(nèi)部沒(méi)有活動(dòng)部件，無(wú)機(jī)械磨損，不產(chǎn)生電??；過(guò)載時(shí)按“反延時(shí)”特性跳閘，具有電氣隔離措施，抗干擾能力強(qiáng)，其性能大大優(yōu)于常規(guī)配電，本文針對(duì)直流28V、電流不超過(guò)10A的負(fù)載進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

3.1 SSPC的組成

固態(tài)功率控制器（SSPC）主要由控制和邏輯部件、固態(tài)開關(guān)部件和電流感受部件組成。各組成部分主要完成：控制和邏輯部件通過(guò)總線接受指令信號(hào)，并根據(jù)接受的指令激勵(lì)開關(guān)部件斷開或閉合，依據(jù)SSPC的狀態(tài)和來(lái)自電流感受部件的信息，控制和邏輯部件提供狀態(tài)信號(hào)；固態(tài)開關(guān)部件由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，用于接通和斷開電路；電流感受部件測(cè)定負(fù)載電流的大小，通過(guò)總線將電流信息上傳，如果判斷負(fù)載過(guò)電流，將發(fā)送跳閘信號(hào)。固態(tài)功率控制器功能框圖如圖1所示。

固態(tài)功率控制器（SSPC）可為28V，不大于10A的負(fù)載提供控制和饋電線保護(hù)，實(shí)現(xiàn)功能如下：通過(guò)總線接收控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，并準(zhǔn)確動(dòng)作；對(duì)每個(gè)供電通道的電流值進(jìn)行分別判斷，并將電流大小通過(guò)總線反饋；過(guò)流時(shí)，自動(dòng)保護(hù)，并進(jìn)行斷電恢復(fù)；具有良好的電磁兼容性和可靠性；設(shè)計(jì)體積小型化，便于小空間的安裝。

3.2 SSPC的設(shè)備選型

3.2.1 控制器

固態(tài)功率控制器采用單片機(jī)為內(nèi)核，開關(guān)執(zhí)行器件BTS6142D芯片，硬件電路包括微處理器最小電路、RS485電平轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離輸出電路、模擬量輸入電路等。

SSPC具有8路數(shù)字量輸出和8路模擬量輸出，數(shù)據(jù)采集模塊i-87017W：8通道差分輸入模擬量采集，通過(guò)功率控制器板上的采樣電阻獲取電流參數(shù)。數(shù)據(jù)采集模塊i-8069PW：8通道的PhotoMOS繼電器輸出。功率控制板：?jiǎn)蝹€(gè)控制板包含4路負(fù)載控制，控制端連接控制計(jì)算機(jī)，輸入端和輸出端連接外部負(fù)載，保護(hù)電路的關(guān)鍵作用就是在負(fù)載（特別是容性負(fù)載）接通時(shí)，減小電流沖擊。

3.2.2 電力MOSFET管

固態(tài)功率控制器（SSPC）的開關(guān)執(zhí)行器件選用N溝道增強(qiáng)型MOSFET管，MOSFET管的基本特性：非常小的漏電流、單級(jí)型電流控制、良好的電磁兼容性、感性負(fù)載迅速去磁。其優(yōu)點(diǎn)如下：?jiǎn)螛O型控制，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單；沒(méi)有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，工作速度快；沒(méi)有二次擊穿失效機(jī)理，溫度越高耐力越強(qiáng)，發(fā)生熱擊穿的可能性越低；具有自關(guān)斷能力，安全工作區(qū)寬。

MOSFET管的導(dǎo)通電阻具有正的溫度特性，可自動(dòng)調(diào)節(jié)電流，易于并聯(lián)應(yīng)用。BTS6142D芯片的額定工作電流為7A，如果負(fù)載工作電流大于7A時(shí)，芯片則不能滿足負(fù)載功率。出于對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展性、可靠性，以及減小MOSFET承受能力方面的考慮，可以采用多路MOSFET并聯(lián)工作的方式。采用此方式：一方面可以減小流過(guò)每個(gè)MOSFET的負(fù)載電流，使其工作在理想的條件下；另一方面，可以提高SSPC工作的可靠性，當(dāng)一個(gè)MOSFET出現(xiàn)故障，不至于使整個(gè)SSPC失效。

4 試驗(yàn)及結(jié)論

SSPC通過(guò)理論研究，提出具體設(shè)計(jì)方案，目前已制作出小型模塊，下一步需進(jìn)行功能驗(yàn)證試驗(yàn)。地面試驗(yàn)設(shè)備主要有：28V直流穩(wěn)壓電源、SSPC、負(fù)載、電流表等。試驗(yàn)內(nèi)容包括：?jiǎn)温坟?fù)載過(guò)流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；雙路并聯(lián)過(guò)流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載過(guò)壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載欠壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；長(zhǎng)時(shí)間工作可靠性驗(yàn)證。

通過(guò)地面試驗(yàn)驗(yàn)證，SSPC的遠(yuǎn)程邏輯控制正確，負(fù)載過(guò)流、欠壓保護(hù)響應(yīng)速度快，自保護(hù)功能強(qiáng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)行可靠。

5 應(yīng)用前景

直流28V固態(tài)功率控制器（SSPC）的研制，突破了傳統(tǒng)的配電模式，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理和遠(yuǎn)程控制，大大提高了配電系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到一個(gè)質(zhì)的飛躍，為未來(lái)航空飛機(jī)的固態(tài)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)，后續(xù)可進(jìn)一步研發(fā)交流115V、高壓直流270V的SSPC。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳曉輝.分布式智能配電系統(tǒng).工程碩士學(xué)位論文.2012.endprint