一种机载电源掉电检测电路设计

摘

要：针对传统机载电源掉电检测电路抗干扰能力差、易误触发的缺点，提出了一种抗干扰能力强、安全性更好的掉电检测电路。首先，在传统掉电检测电路的基础上引入正反馈电路组成滞回电压比较器，提高抗干扰能力；其次，为提高安全性，通过控制电容的充放电，使检测电路延时发送正常信号而在掉电情况下迅速发出掉电信号；最后，设计掉电激励电路，能够在维护状态时通过外加激励测试掉电检测电路的功能正常与否，获得更好的测试性。关键词：机载电源；掉电检测；滞回比较器；掉电激励电路0

引言随着航空技术的发展，人们对机载设备的可靠性要求越来越高，尤其是在机载计算机电路系统中，掉电检测电路是至关重要的一部分。掉电检测电路的作用是时刻检测机上28V汇流条的电压，当电压下降到一定值时，掉电检测电路发出欠压信号，当CPU检测到这个信号后，进行一系列的动作，例如启动备用蓄电池、保存数据、复位等。本文提出了一种机载电源的掉电检测电路，具有响应迅速、抗扰动、测试性好的特点。目前机载设备中的掉电检测电路多采用简单的输入电压分压后，通过电压比较器与基准电压相比，输出掉电检测信号，如图1所示。该方法优点是原理简单，设计参数易调；缺点是抗扰动能力差，容易误触发掉电信号。本文提出的掉电检测电路在原基础上进行了改进，使改进后的检测电路具有滞回比较功能，安全性、测试性更好。1

抗扰动设计首先，在上述电路基础上，通过引入正反馈电阻，组成滞环电压比较器，增强检测电路的抗扰动能力，通过调节正反馈电阻和同相输入端的输入电阻比值，能够调节滞环比较器的滞环窗口大小，如图2所示。比较器N2输出通过正反馈电阻R65接到比较器正相输入端，组成滞回比较电路，门限电压计算为：VT＝VCC或0，则门限电压分别为：比较器N2电压传输特性曲线如图3所示。根据电压传输特性曲线可以看出，UI从小于UP1的值逐渐增大到UP2时，U0输出高电平；UI从大于UP2的值逐渐减小到UP1时，U0输出低电平。曲线具有方向性，如图3中标记。通过调节R27和R65的电阻比值，可调节滞回比较器的滞回区间大小，即2

安全性设计为了提高安全性，希望在检测到掉电时立即发出掉电信号，而在供电恢复后，输入电压保持正常一段时间再发出正常信号，以确保输入电压稳定正常，即不正常情况立即反应，正常情况延时反应。为此，设计RC电路，使其电容具有“慢充快放”的特性。在第一级比较器输出后增加两个三极管，由第一级比较器输出控制三极管的导通、关断，进而控制电容的充放电，电容电压作为第二级比较器的同相输入。当输入电压正常时，三极管不导通，电容通过电阻缓慢充电，达到比较门限电压后发出高电平正常信号，实现延迟发送正常信号；当输入进入欠压时，三极管导通，电容通过三极管迅速放电，第二级比较器输出发低电平欠压信号，实现掉电信号立即发出。当比较器N2反相输入端电压低于UP1时，N2输出端为高电平，V23导通，R66、R67电阻经过分压后，V24导通，电容C71的储能通过R62小电阻迅速放电，比较器N8同相输入端电压低于反相输入端，N8输出端输出低电平，掉电检测电路发出欠压信号，如图4所示。当N2反相输入端高于UP2时，N2输出端为低电平，V23、V24不导通，VCC通过R68给电容C71充电，延时5

ms后，输入电压依然高于欠压门限电压UP2，比较器N8输出端翻转为高电平，掉电检测电路输出UV为高电平（正常信号），如图5所示。当输入电压低于欠压门限值时，UV欠压信号迅速翻转为低电平，当输入电压高于欠压门限值时，利用RC电路中C71的“慢充快放”特性，使比较器N8的同相输入端电压缓慢上升，具有延时翻转的功能，防止输入电压扰动导致误发正常信号，从而造成机上设备误判。同时，为了机上设备的安全性，在延迟时间内，如果输入电压再次低于门限值，电容C71储能被再次放掉，重新计时，同时立即发出欠压信号，以便机上用电设备及时作出反应。3

测试性设计最后，为提高电路测试性，便于在外部测试欠压检测电路的功能完整性，在第一级比较器反相输入端增加一个光耦隔离电路。光耦的初级接外部激励信号，次级接比较器反相输入端。在输入电压正常的情况下，置掉电激励信号为高电平，次级光耦导通，第一级比较器反相输入端被拉低，检测电路发出欠压信号；当掉电激励信号悬空时，次级光耦不导通，掉电检测电路发正常信号；通过外部激励检测欠压信号是否翻转，确定掉电检测电路的功能是否正常。测试性电路如图6所示，D4为稳压管，D4和C76起保护作用，防止尖峰电压损伤光耦。在测试环境下，输入接28V正常输入电压，当光耦初级UV_STIM接高电平信号时，光耦初级有电流流过，光耦次级导通，将比较器N2的反相输入端通过电阻R60拉低，强制掉电检测电路发出欠压信号。当UV_STIM悬空或接地时，光耦初级无电流，光耦次级不导通，掉电检测电路发正常信号。通过强制发欠压信号，检测掉电检测电路比较器翻转是否正常，便于机载电源在维护或测试时，检测掉电检测电路的功能是否正常。4

结语本文提出了一种改进的机载电源欠压检测电路设计，通过比较器正反馈电阻组成滞回比较器，提高了抗扰动能力。进一步，利用RC电路电容“慢充快放”特性，输入电压高于欠压门限5ms后发送正常信号，而对于输入电压