本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)量，涉及一種短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)及方法，尤其是一種采用改進(jìn)推挽電路進(jìn)行寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)中，通常使用導(dǎo)電環(huán)進(jìn)行內(nèi)外軸信號(hào)以及供電的傳輸，導(dǎo)電環(huán)在長(zhǎng)時(shí)間使用后，由于接觸點(diǎn)之間的磨損，可能會(huì)存在掉渣短路和接觸不良斷路的現(xiàn)象，因此系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中可能會(huì)存在短時(shí)的掉電現(xiàn)象，這種掉電一般分兩種情況：突然的電壓降至零附近或者以一定速度下降(后文稱斜坡掉電)，多為微秒級(jí)。

2、由于導(dǎo)電環(huán)引起的故障具有隨機(jī)性且不易復(fù)現(xiàn)，因此在系統(tǒng)故障復(fù)現(xiàn)、排查和在進(jìn)行系統(tǒng)、線路或者程序設(shè)計(jì)時(shí)，需要將該情況考慮在內(nèi)，需要模擬該狀況進(jìn)行問(wèn)題復(fù)現(xiàn)或者考察系統(tǒng)、線路和程序抗短時(shí)掉電能力。

3、目前，在系統(tǒng)或者模塊進(jìn)行短時(shí)掉電測(cè)試時(shí)多采用手動(dòng)掉電或者對(duì)供電模塊的使能端使用控制器進(jìn)行控制的方式，這種方法的掉電時(shí)間一般較長(zhǎng)，多為毫秒級(jí)，多數(shù)情況下無(wú)法復(fù)現(xiàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)的短時(shí)掉電現(xiàn)象，并且適用范圍較窄，通常輸出電壓不可調(diào)。

4、經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相同或相似的現(xiàn)有技術(shù)的公開(kāi)文獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)及方法，掉電時(shí)間可調(diào)，最短可模擬微秒級(jí)的掉電，并且輸出電基本等于輸入電壓，適用的測(cè)試場(chǎng)景更加廣泛。

2、本發(fā)明解決其現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)，包括arm芯片、電壓轉(zhuǎn)換電路、改進(jìn)的推挽電路、mos驅(qū)動(dòng)電路、雙路磁耦隔離器和串口電路；

4、所述arm芯片與輸入端與串口電路相連接，用于通過(guò)串口電路收用戶指令后，解析掉電時(shí)間并輸出控制信號(hào)；

5、該arm芯片的輸出端與mos驅(qū)動(dòng)電路相連接，該mos驅(qū)動(dòng)電路用于在控制信號(hào)的作用下，模擬系統(tǒng)斜坡掉電；

6、所述arm芯片的輸出端還與改進(jìn)的推挽電路相連接，該改進(jìn)的推挽電路用于在控制信號(hào)的作用下，模擬系統(tǒng)的快速掉電，并且輸出電壓與輸入電壓基本相等；

7、所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別與雙路磁耦隔離器和arm芯片相連接，用于將輸入電壓通過(guò)dc/dc隔離電源模塊轉(zhuǎn)換為5v和3.3v電壓，分別為磁耦隔離芯片和arm芯片供電。

8、而且，所述改進(jìn)的推挽電路包括：可調(diào)升壓電路和推挽電路；所述可調(diào)升壓電路的輸入端與外部直流電源相連接，用于將外部直流電壓升壓4v,其輸出端與推挽電路相連接，用于確保推挽電路可靠導(dǎo)通。

9、而且，所述arm芯片的串口引腳連接至串口電路中的rs422芯片，將ttl電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，該arm芯片引出兩個(gè)控制引腳分別連接至雙路磁耦隔離器的兩個(gè)輸入端，控制信號(hào)經(jīng)過(guò)磁耦隔離，在磁耦隔離的輸出端b1連接至推挽電路中二極管d1的正極，輸出端b2連接至mos驅(qū)動(dòng)電路中q4的柵極；所述可調(diào)升壓電路的輸出通過(guò)電阻r3連接至推挽電路中q1的漏極；所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出5v連接至雙路磁耦隔離器的供電引腳，3.3v連接至arm以及rs422芯片的供電引腳。

10、而且，所述arm芯片通過(guò)磁耦隔離器分別與mos驅(qū)動(dòng)電路和改進(jìn)的推挽電路相連接，用于通過(guò)磁耦芯片將數(shù)字控制信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)隔離，該磁耦隔離芯片輸出高電平信號(hào)為5v。

11、而且，所述可調(diào)升壓電路的輸出連接至nmos管q1的漏極；

12、其輸出電壓受連接在fb管腳上電阻r1和r2控制，輸出電壓計(jì)算公式為：

13、

14、式中，vref＝0.6，vcc_boost為升壓電路輸出，r1、r2為電阻阻值。

15、而且，所述推挽電路中選擇的nmos為bsz0909ns，開(kāi)啟電壓vgs(th)＝2v，在設(shè)置可調(diào)升壓電路的輸出時(shí)，需滿足輸出電壓高于輸入電壓4v左右，即滿足：

16、vcc_boost-vcc_in＝4v(1.2)

17、式中，vcc_boost為升壓電路輸出，vcc_in為電源輸入。

18、一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬方法，包括以下步驟：

19、步驟1、參數(shù)裝訂：確認(rèn)需要模擬掉電的類型以及需要掉電的時(shí)間信息，并在上位機(jī)選擇相關(guān)按鈕以及輸入數(shù)據(jù)；

20、步驟2、線路連接：將串口連接至電腦端口，如果選擇快速掉電，則將q3的漏極接負(fù)載電源正端，將q3的源極接負(fù)載的電源負(fù)端；如果選擇斜坡掉電，則將q5的漏極接負(fù)載電源正端，將c3的接地端接負(fù)載的電源負(fù)端；

21、步驟3、選擇電源：電源輸入選擇和負(fù)載電壓相同，并連接至vcc_in端；

22、步驟4、開(kāi)啟輸出：選擇上位機(jī)確認(rèn)發(fā)送按鈕，該系統(tǒng)輸出相應(yīng)的掉電信號(hào)，開(kāi)始對(duì)旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)過(guò)導(dǎo)電環(huán)電源進(jìn)行掉電模擬。

23、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

24、1、本發(fā)明提出一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)及方法，通過(guò)改進(jìn)推挽電路，實(shí)現(xiàn)了使用低電壓直接控制輸入電壓，并且mos管壓降較小，輸出電壓與輸入電壓基本相等，結(jié)合arm產(chǎn)生控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)過(guò)導(dǎo)電環(huán)電源的掉電模擬。經(jīng)過(guò)仿真以及對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)試，證明該方法可行、有效。

25、2、本發(fā)明中設(shè)計(jì)了一種采用改進(jìn)推挽電路進(jìn)行寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)使用arm芯片接受用戶指令及控制掉電時(shí)間，使用一種采用改進(jìn)的推挽電路模擬電壓突然下降，使用nmos和pmos組合的驅(qū)動(dòng)電路模擬斜坡掉電，并且該系統(tǒng)保證了mos管的可靠導(dǎo)通，mos管壓降小，系統(tǒng)的輸出電壓與輸入電壓基本相同。

26、3、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)過(guò)導(dǎo)電環(huán)電源的掉電模擬，最短能夠?qū)崿F(xiàn)us級(jí)的快速掉電和斜坡掉電，滿足了不同測(cè)試場(chǎng)景；本發(fā)明提出的改進(jìn)型推挽電路能夠保障mos管的良好導(dǎo)通，管壓降較小，使輸出電壓與輸入電壓基本相等；本發(fā)明能夠通過(guò)控制信號(hào)的低電壓直接控制輸入電壓，根據(jù)輸入電壓的不同能夠?qū)崿F(xiàn)幾伏到幾十伏的寬電壓輸出；本發(fā)明可以通過(guò)上位機(jī)配置模擬掉電的各種參數(shù)，更加方便具有實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)，其特征在于：包括arm芯片、電壓轉(zhuǎn)換電路、改進(jìn)的推挽電路、mos驅(qū)動(dòng)電路、雙路磁耦隔離器和串口電路；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述改進(jìn)的推挽電路包括：可調(diào)升壓電路和推挽電路；所述可調(diào)升壓電路的輸入端與外部直流電源相連接，用于將外部直流電壓升壓4v,其輸出端與推挽電路相連接，用于確保推挽電路可靠導(dǎo)通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述arm芯片的串口引腳連接至串口電路中的rs422芯片，將ttl電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，該arm芯片引出兩個(gè)控制引腳分別連接至雙路磁耦隔離器的兩個(gè)輸入端，控制信號(hào)經(jīng)過(guò)磁耦隔離，在磁耦隔離的輸出端b1連接至推挽電路中二極管d1的正極，輸出端b2連接至mos驅(qū)動(dòng)電路中q4的柵極；所述可調(diào)升壓電路的輸出通過(guò)電阻r3連接至推挽電路中q1的漏極；所述電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出5v連接至雙路磁耦隔離器的供電引腳，3.3v連接至arm以及rs422芯片的供電引腳。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述arm芯片通過(guò)磁耦隔離器分別與mos驅(qū)動(dòng)電路和改進(jìn)的推挽電路相連接，用于通過(guò)磁耦芯片將數(shù)字控制信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)隔離，該磁耦隔離芯片輸出高電平信號(hào)為5v。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述可調(diào)升壓電路的輸出連接至nmos管q1的漏極；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述推挽電路中選擇的nmos為bsz0909ns，開(kāi)啟電壓vgs(th)＝2v，在設(shè)置可調(diào)升壓電路的輸出時(shí)，需滿足輸出電壓高于輸入電壓4v左右，即滿足：

7.一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬方法，其特征在于：包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種寬電壓輸出的短時(shí)掉電模擬系統(tǒng)及方法，包括ARM芯片、電壓轉(zhuǎn)換電路、改進(jìn)的推挽電路、MOS驅(qū)動(dòng)電路、雙路磁耦隔離器和串口電路；所述ARM芯片與輸入端與串口電路相連接，用于通過(guò)串口電路收用戶指令后，解析掉電時(shí)間并輸出控制信號(hào)；該ARM芯片的輸出端與MOS驅(qū)動(dòng)電路相連接，該MOS驅(qū)動(dòng)電路用于在控制信號(hào)的作用下，模擬系統(tǒng)斜坡掉電；所述ARM芯片的輸出端還與改進(jìn)的推挽電路相連接，該改進(jìn)的推挽電路用于在控制信號(hào)的作用下，模擬系統(tǒng)的快速掉電，并且輸出電壓與輸入電壓基本相等。本發(fā)明的掉電時(shí)間可調(diào)，最短可模擬微秒級(jí)的掉電。

技術(shù)研發(fā)人員：臧彥林,吳國(guó)強(qiáng),劉娜,金翔,王東升
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七〇七研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10