[发明专利]一种基于开关限流原理的分流器电路及其系统

说明书

本发明提供了一种基于开关限流原理的分流器电路，主要由电流采样、比较及注入电路Cir_SCI、限流电感L_Lim、分流支路开关管MOS_Shunt、分流支路电流采样电阻R_Shunt、电流注入变压器Trans_Cinj、电流注入二极管D_Inj、输出二极管D_Out以及驱动电路Cir_DRV组成，所述分流支路开关管MOS_Shunt、分流支路电流采样电阻R_Shunt组成分流支路。本发明还提供了一种基于开关限流原理的分流器电路系统。本发明的有益效果是：通过对拓扑和控制电路进行优化设计，使太阳阵等效并联寄生电容中的大部分能量流向母线和负载，减小分流支路开关管上的电流应力及热应力，提高卫星电源系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及分流器电路，尤其涉及一种基于开关限流原理的分流器电路及其系统。

背景技术

在中高轨、长寿命卫星电源系统中，目前普遍采用三结砷化镓太阳能电池代替硅太阳能电池。三结砷化镓太阳能电池的优点是：

(1)效率高。传统硅太阳能电池的效率为15％左右，而三结砷化镓太阳能电池的效率可达到30％左右，其效率为传统硅太阳能电池的一倍。

(2)耐高温特性好。传统硅太阳能电池难以工作在200℃以上的环境下，而三结砷化镓太阳能电池可在250℃以上的环境下正常工作。

三结砷化镓太阳能电池的缺点是：

(1)机械特性差。与硅太阳能电池相比，三结砷化镓太阳能电池的机械特性较脆，通常需要在锗基体上进行生长。

(2)等效并联寄生电容较大。由于采用多结的结构，三结砷化镓太阳能电池的等效并联寄生电容较大，对于分流机制的卫星电源系统来说，当分流支路开关管导通，开始分流的瞬间，三结砷化镓太阳能电池的寄生电容通过开关管放电，将在分流支路开关管上产生非常大的瞬时电流尖峰，该电流尖峰将对卫星电源系统的可靠性造成影响。

目前，等效并联寄生电容较大问题的解决方法是降栅压限流方法。即：在分流支路上对分流电流进行采样，并在分流电流增大时，降低分流支路开关管驱动电压。此时分流支路开关管可等效为压控电阻，降低驱动电压将使压控电阻的阻值增大，对分流支路导通瞬间的大电流进行限流，降栅压限流方法的问题在于：三结砷化镓太阳能电池寄生电容中所储存的电场能E＝1/2*C*U²主要通过分流支路开关管上的热耗(主要是导通损耗I²R(DS))释放掉，对于工作于开关状态的分流器来说，其工作频率较高(2kHz～5kHz)，当母线电压U较高时，电场能较大，会导致MOSFET过热、可靠性性下降。

因此，有必要对基于开关限流原理的分流器电路进行研究和探索，目的是：研究工作于开关方式的限流电路，通过开关的方式，而不是通过降栅压的方式实现限流功能。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于开关限流原理的分流器电路及其系统，其核心思想是采用开关限流技术取代降栅压限流技术，其目的是通过对拓扑和控制电路进行优化设计，使太阳阵等效并联寄生电容中的大部分能量流向母线和负载，减小分流支路开关管上的电流应力及热应力，提高卫星电源系统的可靠性。为达到以上目的，本发明的实现如下：