独立备用电源供电系统在航空器上的应用

2013-07-20孟武胜

微处理机 2013年3期

李艳，孟武胜，杨阳，何潇

(西北工业大学自动化学院，西安 710072)

1 引言

随着我国改革开放的不断深入和发展，各行各业正在发生着日新月异的变化，航空器内部的设施也变得越来越齐全，所用的电气设备和材料越来越新，而且对用电设备的安全性、灵活性、舒适性等方面的要求也越来越高。在航空器发生电源故障断电时，备用电源的照明对人员疏散、消防和救援工作，保障人身安全、完成必要的操作处理或维持工作继续进行有着重要的作用［1］。

民用飞机独立备用电源供电系统是在正常照明电源系统因故障不再提供正常照明的非正常情况下，为紧急出口，FWD 和AFT 货舱门等报警灯信号提供电源［3］。

2 独立电源的总体结构

独立备用电源供电系统(Autonomous Standby Power Supply Unit，简称ASPSU)的总体结构如图1所示，分别包括计算机板组件、开关板组件、28V 转换板组件、6V 转换板组件和I/O 配线组件以及两个电池组件。总体控制框图如图1 所示。

3 工作原理

计算机板组件包括CPU，RAM，EPROM，定时器，地址编码，I/O 电路，看门狗等。所有数字输入输出信号直接被CPU 控制，模拟输入信号被A/D转换器转换成数字信号。数字输入信号有防止击穿和过压保护功能。具有检测系统中各种信号、显示、保护及外部通信等功能，使用单片机控制实现。功能模块图如图2 所示。

开关板组件通过两个切换开关分别连接两个电池，功能模块图如图3 所示。

28V 转换板组件包括固态开关、DC/DC 电压转换器、分割线。固态开关连接飞机供电BUS3 和输出。DC/DC 电压转换器将电池电压转换成输出所需的28V 直流电压。输入电路FLT/GND 和BUS3的分割线。28VDCBUS3 总线连接插针的N 和B。由保险丝保护输入防止短路和防止稳压二极管击穿［1］。功能模块图如图4 所示。

图1 控制框图

图2 计算机板组件的功能模块图

图3 开关板组件的功能模块图

图4 28V 转换板组件的功能模块图

6V 转换板组件包括两个DC/DC 转换器。一个DC/DC 转换器提供电池充电所需的6V 电压。另一个DC/DC 转换器由保险丝保护，将28V 输入的P28VFG 变成内部提供的 12V 和 6V 电压。28VDCFLT/GND 总线连接插针的P 和T。由保险丝保护输入防止短路和防止稳压二极管击穿。功能模块图如图5 所示。

4 运行模式

运行模式分为三个:初始模式、工作模式、测试模式。

系统与电源连接后进入初始模式。

工作模式又分为有无供给模式、电池管理模式、睡眠模式和备份模式。有无供给模式是指28VDCBUS3 总线电压是否可用，当不可用时是无供给模式，而当28VDCBUS3 总线可用时，输出电压总是由其提供，其他输入28VDCFLT/GND 和差动压力开关输入(Differential Pressure Switch Input，简称DPSI)不影响。当28VDCFLT/GND 和DPSI 输入关闭时，开关会打向睡眠模式，以节约电池能量，将消耗量减到最小。

测试模式分为BIT 自检测和电池容量测试。BIT 自检测模式包括检测系统的内部功能，测试完成时，其结果会在外壳上显示。

电池容量测试包括完全放电循环、容量分析、充电循环。如果电池温度低于20℃，则在放电开始之前要加热，放电是通过在继承板上的两个高负载电阻，大约1 小时。充电需要三步(第一步是10A，第二步是2.5A，第三步是1.25A)，大约一小时后充电完成时电池1的绿色指示灯亮，然后电池2 开始充电［3］。

图5 6V 转换板组件的功能模块图

5 BIT 自检测

设备自检测包括3个程序:启动自检测(SBIT)、初始自检测(IBIT)和连续自检测(CBIT)。SBIT 程序在电源打开后ASPSU 系统完成测试，如果发生故障，壳体上的“UNIT FAULT”指示灯会显示红色且进入故障模式运行。IBIT 程序包括检测系统的LED、定时器、RAM、ROM、A/D 转换、28V 直流、电池、DC/DC 转换、输出、电压开关、组件功能等测试，测试完成时，其结果会用5 红5 绿灯显示在外壳上。CBIT 程序连续监测DC/DC 转换器的输出和负载输出的电流［5］。

图6 CBIT 程序负载测试的流程图

6 RS232 总线

RS232 系列总线用于独立备用电源供电系统ASPSU(Autonomous Standby Power Supply Unit)和编码解码器DEU(Decoder Encoder Unit)之间的数据传输。RS232 串行通信电路采用MAX232为串行通信芯片，可用于实现PC 机与单片机的数据传输。