一种卫星用低温漂的上电长延时电路以及控制方法与流程

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1.本发明涉及空间电源领域，具体涉及一种卫星用低温漂的上电长延时电路以及控制方法。

背景技术：

2.延时电路是十分常见的功能电路，目前现有实现延时的方案主要有三种方式，一、通过微控制器来控制延时；二、通过rc电路实现延时；三、通过数字电路实现延时；在卫星电源控制器中，在对用户端有长上电时序要求的情况下，方案一的成本较高；方案二成本虽然较低，但若用低温漂的电容只能做到μs级延时，如果需要ms级延时，需要钽电容才能实现，但由于钽电容的温漂很大，在-20℃到60℃的环境温度情况下，延时时间有较大偏差；方案三虽然能够实现精准延时，但实现通常需要二次电源、晶振、计数器等器件，在空间受限的方案中也不适用。
3.因此针对有长延时上电控制需求的电源控制器中，目前欠缺一种简单可靠的长延时电路方案。

技术实现要素：

4.为解决低温环境下ms级上电延时的要求，以及满足小体积低成本的要求。本发明提供了一种卫星用低温漂的上电长延时电路，包含：
5.微电流源电路，与一电压源连接，将所述电压源转化为微电流源输出；
6.低温漂电容，一端作为正极与所述微电流源电路的正压输出端连接，另一端作为负极接地，通过微电流源电路恒流充电至终止电压；
7.充电终压钳位电路，与所述低温漂电容连接，用于对低温漂电容充电至终止电压进行钳位。
8.优选地，所述充电终压钳位电路包含串联连接的二极管和稳压管，二极管的阳极与微电流源电路的正压输出端连接，所述稳压管在串联电路中反接，该稳压管的阴极与所述二极管的阴极连接，该稳压管的阳极接地。
9.优选地，所述充电终压钳位电路还包含一端与所述稳压管阴极连接、另一端与所述电压源正极连接的第三电阻。
10.优选地，所述微电流源电路包含基极互相连接的第一三极管、第二三极管，第一三极管的集电极通过第一电阻接地，第一三极管的发射极与电压源正极连接，第一三极管的基极与集电极连接；第二三极管的集电极与低温漂电容的一端连接、第二三极管的发射极通过第二电阻与电压源正极连接。
11.优选地，所述终止电压等于二极管导通电压和稳压管的稳压电压之和。
12.采用上述的上电长延时电路，本发明还提出一种卫星用低温漂的上电长延时控制方法，包含以下步骤：
13.根据延时要求，确定延时时间；
14.根据延时时间确定低温漂电容的充电终止电压和电容值；
15.根据低温漂电容充电终止电压和电容值确定充电终压钳位电路的稳压管的稳压电压以及微电流源电路输出的电流。
16.进一步地，上电长延时控制方法还包含调节微电流源电路中第一电阻和第二电阻的阻值，控制微电流电路的输出电流。
17.进一步地，上电长延时控制方法还包含根据电压源电压、稳压电压确定第三电阻的阻值。
18.本发明具有以下有益效果：
19.(1)本发明实现了一种高稳定上电长延时控制方法，通过微电流源对低温漂电容进行充电达到延时的目的。本延时电路通过设置较小的电阻和电容实现了远超使用相同阻容的rc延时电路的延时时间，同时由于使用了低温漂电容，在实现相同延时时间情况下本延时电路的温度稳定性优于普通的rc延时电路。同时可以根据延时信号的接收端对延时信号的幅值要求选取合适的稳压管的稳压值，设置上电延时低温漂电容充电的终止电压。
20.(2)本发明的延时电路具有，电路结构简单、无需额外二次电源、体积小且易于实现。用模拟器件实现，可靠性高，延时稳定性高于rc延时电路等优点，在卫星用电源控制器领域具有高效高可靠性的工程价值。
附图说明
21.图1为本发明的延时电路图。
具体实施方式
22.以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种卫星用低温漂的上电长延时电路作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。
23.为了实现低成本的毫秒(ms)级延时电路，本发明提供的一种卫星用低温漂的上电长延时电路采用如图1所示的结构，该延时电路包含微电流源电路，其与一电压源vcc连接，将所述电压源vcc转化成微电流源输出；低温漂电容c2，一端作为c2的正极与所述微电流源电路的正压输出端连接，另一端作为c2的负极与所述电压源vcc负极连接且接地，通过微电流源电路恒流充电至终止电压；充电终压钳位电路，与所述低温漂电容c2并联连接，用于对低温漂电容c2充电至终止电压进行钳位，该充电终压钳位电路包含串联连接的二极管d1和稳压管dz，二极管d1的阳极与微电流源电路的正压输出端连接，所述稳压管dz在串联电路中反接，该稳压管dz的阴极与所述二极管d1的阴极连接，该稳压管dz的阳极接地；该充电终压钳位电路还包含：一端与所述稳压管dz阴极连接、另一端与所述电压源vcc正极连接的第三电阻r3。
24.优选地，所述微电流源电路包含基极互相连接的第一三极管t1、第二三极管t2，第一三极管t1的集电极通过第一电阻r1接地，第一三极管t1的发射极与电压源vcc正极连接，第一三极管t1的基极与集电极连接；第二三极管t2的集电极即为微电流源电路的正压输出端，其与低温漂电容c2的正极一端连接、第二三极管t2的发射极通过第二电阻r2与电压源vcc正极连接。
25.本发明提供的延时电路在电压源vcc通电后，首先通过微电流源电路对低温漂电
容c2充电，由于稳压管dz阴极通过二极管d1与低温漂电容c2的正极连接，此时稳压管dz没有导通，当低温漂电容c2充到终止电压后，充电终压钳位电路将低温漂电容c2的电压限制在终止电压以下，该终止电压超过稳压管dz的导通电压，此时稳压管dz导通，因此可以通过设定低温漂电容c2的充电时间达到上电延时控制的目的。
26.本发明提供的卫星用低温漂的上电长延时电路通过设置较小的低温漂电容实现了较长延时时间，同时由于使用了低温漂电容，具有很好的温度稳定性；并且电路结构简单、无需额外二次电源、体积小且易于实现。
27.本发明还提供了一种卫星用低温漂的上电长延时控制方法，采用上述的上电长延时电路实现，包含以下步骤：
28.根据延时要求，确定延时时间t；
29.根据延时时间t确定低温漂电容c2的充电终止电压us和电容值c2，根据公式(1)
[0030][0031]
确定了低温漂电容的电容值c2和充电终止电压us即可确定充电终压钳位电路的稳压管的稳压电压以及微电流源电路的输出电流i
c2
；
[0032]
其中充电终止电压us等于二极管d1的导通电压u
d1
与稳压管dz的稳压电压u
dz
之和，即us＝u
d1
+u
dz
。
[0033]
在确定了微电流源电路的输出电流i
c2
后，可通过调节微电流源电路中第一电阻和第二电阻的阻值r1，r2，来调节微电流电路的输出电流i
c2
。
[0034]
在确定了上述的输出电流i
c2
、第一电阻阻值r1、第二电阻阻值r2等各个参数后，根据电压源电压vcc和稳压电压u
dz
确定第三电阻的阻值r3，第三电阻为稳压管dz的限流电阻，根据电压源电压vcc和稳压管的稳压电流iz，计算第三电阻的电阻值r3＝(vcc-u
dz
)/iz。
[0035]
由图1所示电路可知
[0036]ube1-u
be2
＝i
e2
r2ꢀꢀ
(2)
[0037]
式(2)中u
be1
为第一三极管t1基级和发射极之间电压，u
be2
为第二三极管t2基级和发射极之间电压，i
e2
为第二三极管t2的发射级电流，r2为与三极管t2集电极连接的第二电阻阻值；进一步可知，
[0038]ir1
≈i
c1
，i
c2
≈i
e2
ꢀꢀ
(3)
[0039]
式中i
c1
为第一三极管t1的集电极电流，i
r1
为第一电阻电流，i
c2
为电容c2充电电流，i
e2
为第二三极管t2的发射极电流。
[0040]
因此由基尔霍夫电压定律可知
[0041]ube1-u
be2
＝i
c2
r2ꢀꢀ
(4)
[0042]
根据三极管特性
[0043]
式中ic为三极管集电极电流，u
be
为三极管基极和发射级之间电压，u
t
为三极管热电压；满足u
t
＝kt/q，式中t为开尔文温度，q为电子电荷量(q＝1.6
×
10^-19c)，k为玻尔兹曼常数(常温下1.38
×
10^23j/k)，在常温下t＝300k，将q和k带入公式计算结果为0.026v)，is为管饱和电流。可知，
[0044][0045]
式中u
be1
为第一三极管t1基级和发射极之间电压，u
be2
为第二三极管t2基级和发射极之间电压，i
s1
、i
s2
分别为第一、第二三极管的饱和电流，u
t1
和u
t2
分别为第一、第二三极管的热电压，在这第一、第二三极管选择具有相同热电压u
t1
＝u
t2
＝u
t
，i
r1
为流过第一电阻r1的电流，i
c2
为低温漂电容c2的充电电流。由公式(4)、(5)可整理得：
[0046][0047]
根据公式(6)可知r2、i
c2
、i
r1
三者之间的关系，进而可通过调节第一电阻r1、第二电阻r2的阻值控制低温漂电容c2的充电电流i
c2
，在充电电流i
c2
确定的条件下，选择合适的低温漂电容c2，根据上式(1)即可计算出上电延时时间t。
[0048]
根据上面公式(1)至(6)，可选择的一实施例的参数是：电压源电压vcc为100v、第一电阻r1值为750kω、第二电阻r2值为30kω、第三电阻r3值为51kω、低温漂电容c2为0.1μf、稳压管dz的稳压电压u
dz
为12v，将该参数带入计算机仿真计算，该电路完成了从0v-12.5v的上电395ms的延时。
[0049]
本发明具有以下有益效果：
[0050]
(1)本发明实现了一种高稳定上电长延时控制方法，通过微电流源对低温漂电容进行充电达到延时的目的。本延时电路通过设置较小的电阻和电容实现了远超使用相同阻容的rc延时电路的延时时间，同时由于使用了低温漂电容，在实现相同延时时间情况下本延时电路的温度稳定性优于普通的rc延时电路。同时可以根据延时信号的接收端对延时信号的幅值要求选取合适的稳压管的稳压值，设置上电延时低温漂电容充电的终止电压。
[0051]
(2)本发明的延时电路具有，电路结构简单、无需额外二次电源、体积小且易于实现。用模拟器件实现，可靠性高，延时稳定性高于rc延时电路等优点，在卫星用电源控制器领域具有高效高可靠性的工程价值。
[0052]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：

1.一种卫星用低温漂的上电长延时电路，其特征在于，包含：微电流源电路，与一电压源连接，将所述电压源转化为微电流源输出；低温漂电容，其一端作为正极与所述微电流源电路的正压输出端连接，另一端作为负极与所述电压源负极连接且接地，通过微电流源电路恒流充电至终止电压；充电终压钳位电路，与所述低温漂电容并联连接，用于对低温漂电容充电至终止电压进行钳位。2.如权利要求1所述的卫星用低温漂的上电长延时电路，其特征在于，所述充电终压钳位电路包含串联连接的二极管和稳压管，二极管的阳极与微电流源电路的正压输出端连接，所述稳压管在串联电路中反接，该稳压管的阴极与所述二极管的阴极连接，该稳压管的阳极接地。3.如权利要求2所述的卫星用低温漂的上电长延时电路，其特征在于，所述充电终压钳位电路还包含：一端与所述稳压管阴极连接、另一端与所述电压源正极连接的第三电阻。4.如权利要求3所述的卫星用低温漂的上电长延时电路，其特征在于，所述微电流源电路包含基极互相连接的第一三极管、第二三极管；第一三极管的集电极通过第一电阻接地，第一三极管的发射极与电压源正极连接，第一三极管的基极与集电极连接；第二三极管的集电极与低温漂电容的正极一端连接、第二三极管的发射极通过第二电阻与电压源正极连接。5.如权利要求1所述的卫星用低温漂的上电长延时电路，其特征在于，所述终止电压等于二极管导通电压和稳压管的稳压电压之和。6.一种卫星用低温漂的上电长延时控制方法，采用上述权利要求1至5中任一项所述的上电长延时电路实现，其特征在于，包含以下步骤：根据延时要求，确定延时时间；根据延时时间确定低温漂电容的充电终止电压和电容值；根据低温漂电容充电终止电压和电容值确定充电终压钳位电路的稳压管的稳压电压以及微电流源电路输出的电流。7.如权利要求6所述的卫星用低温漂的上电长延时控制方法，其特征在于，还包含：调节微电流源电路中第一电阻和第二电阻的阻值，控制微电流电路的输出电流。8.如权利要求6所述的卫星用低温漂的上电长延时控制方法，其特征在于，还包含：根据电压源电压、稳压电压确定第三电阻的阻值。

技术总结

本发明提供了一种卫星用低温漂的上电长延时电路，包含微电流源电路，与一电压源连接，将所述电压源转化为微电流源输出；低温漂电容，其一端作为正极与所述微电流源电路正压输出端连接，通过微电流源电路恒流充电至终止电压；充电终压钳位电路，与所述低温漂电容连接，用于对低温漂电容充电至终止电压进行钳位。本发明还提供了上电长延时控制方法，通过微电流源对低温漂电容进行充电达到延时的目的，通过控制微电流源输出电流控制充电时间。本发明的延时电路具有，电路结构简单、无需额外二次电源、体积小且易于实现的优点。体积小且易于实现的优点。体积小且易于实现的优点。