一种弹载固态转电模块及其运行方法 |
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| 申请号 | CN202410099682.X | 申请日 | 2024-01-24 | 公开(公告)号 | CN117928316A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 桂林航天工业学院; | 发明人 | 柏元忠; 杨冰; 阳晟昕; 艾志伟; 李静; 潘琪; 卢望; 张学会; 黄惠端; 李欧迅; 刘昱; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种弹载固态转电模 块 及其运行方法，使用固态功率器件及理想 二极管 实现转电控制，同时采用 硬件 逻辑 电路 与处理器控制输出实现转电控制指令的冗余处理，确保转电控制可靠性。此外，处理器电路配合足够的 电流 电压 检测调理电路，实现了对转电状态的全面有效监测，并通过高速RS422通信网络实现了转电监测状态的及时上报。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种弹载固态转电模块，其特征是，由VH固态功率电路、VH电压电流检测调理电路、VH防反电路、VL固态功率电路、VL电压电流检测调理电路、VL防反电路、舵机电压电流检测调理电路、点火电压电流检测调理电路、转电信号隔离检测电路、转电反馈信号调理电路、控制逻辑处理电路、隔离驱动电路、处理器电路、RS422隔离接口电路和滤波隔离电源电路组成； |
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| 说明书全文 | 一种弹载固态转电模块及其运行方法技术领域[0001] 本发明涉及弹载设备技术领域，具体涉及一种弹载固态转电模块及其运行方法。 背景技术[0002] 由于弹载设备上装载的机载电源(如热电池)为一次性电源，其在激活后会将其所存储的能量进行持续释放，因此在地面升空之前的生产和调试过程中，弹载设备上装载的机载电源不会被激活，弹载设备均利用地面电源进行供电，而在准备升空或者点火准备之后，弹载设备上装载的机载电源将被激活，弹载设备利用转电模块将地面电源供电转为机载电源供电。 [0003] 针对弹载设备的转电控制，传统弹载设备的转电模块一般使用继电器、接触器等机电式开关配合功率防反二极管实现，再加上转电状态监测必需的功能模块，不可避免的带来体积超大、重量超重、抗振动及冲击能力低、整体可靠性不高等固有缺陷。 发明内容[0004] 本发明所要解决的是现有弹载设备的转电模块所存在的体积大和可靠性不佳的问题，提供一种弹载固态转电模块及其运行方法。 [0005] 为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的： [0006] 一种弹载固态转电模块，由VH固态功率电路、VH电压电流检测调理电路、VH防反电路、VL固态功率电路、VL电压电流检测调理电路、VL防反电路、舵机电压电流检测调理电路、点火电压电流检测调理电路、转电信号隔离检测电路、转电反馈信号调理电路、控制逻辑处理电路、隔离驱动电路、处理器电路、RS422隔离接口电路和滤波隔离电源电路组成。 [0007] 高压电池正端与VH固态功率电路的VHIN输入端连接。VH固态功率电路的S‑VH输出端与VH电压电流检测调理电路的S‑VH输入端连接，高压电源地与VH电压电流检测调理电路的VHGND输入端连接。VH电压电流检测调理电路的S'‑VH输出端与VH防反电路的S'‑VH输入端连接，VH防反电路的VHOUT输出端与地面高压电源正端连接。VH固态功率电路的ADV‑VH输出端和ADI‑VH输出端分别与处理器电路的两个AD口连接。 [0008] 低压电池正端与VL固态功率电路的VLIN输入端连接。VL固态功率电路的S‑VL输出端与VL电压电流检测调理电路的S‑VL输入端连接，低压电源地与VL电压电流检测调理电路的VLGND输入端连接。VL电压电流检测调理电路的S'‑VL输出端与VL防反电路的S'‑VL输入端连接，VL防反电路的VLOUT输出端与地面低压电源正端连接。VL固态功率电路的ADV‑VL输出端和ADI‑VL输出端分别与处理器电路的两个AD口连接。 [0009] 第一舵机电源正端与舵机电压电流检测调理电路的VDJ1IN输入端连接，第二舵机电源正端与舵机电压电流检测调理电路的VDJ2IN输入端连接，舵机电源地与舵机电压电流检测调理电路的VDJGND输入端连接。舵机电压电流检测调理电路的VDJ1OUT输出端与第一舵机负载正端连接，舵机电压电流检测调理电路的VDJ2OUT输出端与第二舵机负载正端连接。舵机电压电流检测调理电路的ADV‑DJ1输出端、ADV‑DJ2输出端、ADI‑DJ1输出端和ADI‑DJ2输出端分别与处理器电路的四个AD口连接。 [0010] 点火电流输入端与点火电压电流检测调理电路的VDHIN输入端连接，点火电源地与点火电压电流检测调理电路的VDHGND输入端连接。点火电压电流检测调理电路的VDHOUT输出端与点火电流输出端连接。点火电压电流检测调理电路的ADV‑DH输出端和ADI‑DH输出端分别与处理器电路的两个AD口连接。 [0011] 转电控制信号与转电信号隔离检测电路的XZD输入端连接，转电解除信号与转电信号隔离检测电路的XJC输入端连接，低压电源地与转电信号隔离检测电路的VLGND输入端连接。转电信号隔离检测电路的OD‑ZD输出端和OD‑JC输出端分别与处理器电路的两个IO口连接。 [0012] VL固态功率电路的S‑VL输出端与转电反馈信号调理电路的S‑VL输入端连接，低压电源地与转电反馈信号调理电路的VLGND输入端连接。转电反馈信号调理电路的A输出端与外部监控中心的A输入端连接，转电反馈信号调理电路的B输出端与外部监控中心的B输入端连接，转电反馈信号调理电路的OD‑FK输出端与处理器电路的一个IO口连接。 [0013] 控制逻辑处理电路的ZD1输入端、ZD2输入端、JC1输入端和JC2输入端分别与处理器电路的四个IO口连接，转电信号隔离检测电路的OD‑ZD输出端和OD‑JC输出端分别与控制逻辑处理电路的OD‑ZD输入端和OD‑JC输入端连接。控制逻辑处理电路的DRI输出端与隔离驱动电路的DRI输入端连接。 [0014] 隔离驱动电路的S‑VH输出端和DRI‑VH输出端分别与VH固态功率电路的S‑VH输入端和DRI‑VH输入端连接。隔离驱动电路的S‑VL输出端和DRI‑VL输出端分别与VL固态功率电路的S‑VL输入端和DRI‑VL输入端连接。 [0015] 处理器电路的SCI口与RS422隔离接口的TXD和RXD通信端相连。RS422隔离接口的422‑A和422‑B接收信号端、422‑Y和422‑Z发送信号端、以及422‑GND屏蔽地端与外部RS422总线网络连接。 [0016] 地面低压电源正端与滤波隔离电源电路的VLOUT输入端连接，低压电源地与滤波隔离电源电路的VLGND输入端连接。滤波隔离电源电路输出端与内部工作电源连接。 [0017] 上述控制逻辑处理电路由第一处理器控制信号确认电路、第一延时滤波电路、第一滞环比较电路、第二处理器控制信号确认电路、第二延时滤波电路、带第二滞环比较电路、参考电压电路、共阴二极管D1～D2、复位优先RS触发器电路以及控制信号功率放大电路组成。 [0018] 第一处理器控制信号确认电路的输入端形成控制逻辑处理电路的ZD1输入端和ZD2输入端。第一延时滤波电路的输入端形成控制逻辑处理电路的OD‑ZD输入端。第一延时滤波电路的输出端连接第一滞环比较电路的一个输入端。第二处理器控制信号确认电路的输入端形成控制逻辑处理电路的JC1输入端和JC2输入端。第二延时滤波电路的输入端形成控制逻辑处理电路的OD‑JC输入端。第二延时滤波电路的输出端连接第二滞环比较电路的一个输入端。参考电压电路的输出端连接第一滞环比较电路和第二滞环比较电路的另一个输入端。第一处理器控制信号确认电路的输出端和第一滞环比较电路的输出端分别接共阴二极管D1的两个阳极，共阴二极管D1的阴极连接复位优先RS触发器电路的一个输入端。第二处理器控制信号确认电路和第二滞环比较电路的输出端分别接共阴二极管D2的两个阳 极，共阴二极管D2的阴极连接复位优先RS触发器电路的另一个输入端。复位优先RS触发器电路的输出端连接控制信号功率放大电路的输入端，控制信号功率放大电路的输出端形成控制逻辑处理电路的DRI输出端。 [0020] 高压高频震荡电路和低压高频震荡电路的输入端共同形成隔离驱动电路的DRI输入端。高压高频震荡电路的输出端连接高压变压器的原边线圈，高压变压器的副边线圈连接高压整流滤波限幅释放电路的输入端，高压整流滤波限幅释放电路的输出端连接高压驱动信号分配电路的输入端，高压驱动信号分配电路的输出端形成隔离驱动电路的S‑VH输出端和DRI‑VH输出端。低压高频震荡电路的输出端连接低压变压器的原边线圈，低压变压器的副边线圈连接低压整流滤波限幅释放电路的输入端，低压整流滤波限幅释放电路的输出端连接低压驱动信号分配电路的输入端，低压驱动信号分配电路的输出端形成隔离驱动电路的S‑VL输出端和DRI‑VL输出端。 [0022] 上述弹载固态转电模块的运行方法，其特征是，包括步骤如下： [0023] 步骤1、转电信号隔离检测电路根据外部监控中心送来的转电控制信号XZD和转电解除信号XJC获得对应的转电控制隔离检测信号OD‑ZD和转电解除隔离检测信号OD‑JC，并送入处理器电路和控制逻辑处理电路。 [0024] 步骤2、处理器电路基于转电控制隔离检测信号OD‑ZD对转电控制信号XZD的有效性进行检测，并根据检测结果获得第一转电控制信号ZD1和第二转电控制信号ZD2。处理器电路基于转电解除隔离检测信号OD‑JC对转电解除信号XJC的有效性进行检测，并根据检测结果获得第一转电解除信号JC1和第二转电解除信号JC2，并送入控制逻辑处理电路。 [0025] 步骤3、控制逻辑处理电路先对第一转电控制信号ZD1和第二转电控制信号ZD2进行逻辑异或运算得到转电控制异或结果，再将转电控制异或结果与转电控制隔离检测信号OD‑ZD进行逻辑或运算得到转电控制的驱动信号DRI。控制逻辑处理电路先对第一转电解除信号JC1和第二转电解除信号JC2进行逻辑异或运算得到转电解除异或结果，再将转电解除异或结果与转电解除隔离检测信号OD‑JC进行逻辑或运算得到转电解除的驱动信号DRI。 [0026] 步骤4、隔离驱动电路先对驱动信号DRI进行处理后，得到高压固态功率管驱动信号DRI‑VH及其参考信号S‑VH、以及低压固态功率管驱动信号DRI‑VL及其参考信号S‑VL。再根据VH固态功率电路的高压固态功率管数量将高压固态功率管驱动信号DRI‑VH进行分配后与其参考信号S‑VH一起送入VH固态功率电路，同时根据VL固态功率电路的低压固态功率管数量将低压固态功率管驱动信号DRI‑VL进行分配后与其参考信号S‑VL一起送入VL固态功率电路。 [0027] 步骤5、VH固态功率电路和VL固态功率电路的工作过程分别为： [0028] 在高压固态功率管驱动信号DRI‑VH相对其参考信号S‑VH的电压超过VH固态功率电路的高压固态功率管门极阈值电压时，VH固态功率电路开通。在高压固态功率管驱动信号DRI‑VH相对其参考信号S‑VH的电压为0V时，VH固态功率电路关断。 [0029] 在低压固态功率管驱动信号DRI‑VL相对其参考信号S‑VL的电压超过VL固态功率电路的低压固态功率管门极阈值电压时，VL固态功率电路开通。在低压固态功率管驱动信号DRI‑VL相对其参考信号S‑VL的电压为0V时，VL固态功率电路关断。 [0030] 步骤6、VH电压电流检测调理电路和VL电压电流检测调理电路的工作过程分别为： [0031] 在VH固态功率电路开通时，VH电压电流检测调理电路对VH固态功率输出的信号进行调理后送至VH防反电路。同时VH电压电流检测调理电路采集高压电压信号ADV‑VH和高压电流信号ADI‑VH，并送入处理器电路。处理器电路完成对高压电压信号ADV‑VH和高压电流信号ADI‑VH的采样，以及VH电压和电流值的计算。 [0032] 在VL固态功率电路开通时，VL电压电流检测调理电路对VL固态功率输出的信号进行调理后送至VL防反电路。同时VL电压电流检测调理电路采集低压电压信号ADV‑VL和低压电流信号ADI‑VL，并送入处理器电路。处理器电路完成对低压电压信号ADV‑VL和低压电流信号ADI‑VL的采样，以及VL电压和电流值的计算。 [0033] 步骤7、VH防反电路和VL防反电路的工作过程分别为： [0034] VH防反电路在高压电池电压低于地面高压电源电压防止电流倒灌，而在高压电池电压高于地面高压电源电压时将后级高压供电电源无缝切换为高压电池。 [0035] VL防反电路在低压电池电压低于地面低压电源电压防止电流倒灌，而在低压电池电压高于地面低压电源电压时将后级低压供电电源无缝切换为低压电池。 [0036] 步骤8、转电反馈信号调理电路对VL固态功率电路的实际通断状态进行检测，向外部监控中心反馈转电反馈信号A和转电反馈信号B，并向处理器电路发送反馈信号OD‑FK。处理器电路对反馈信号OD‑FK进行检测，并将检测结果更新到内存中对应状态位。 [0037] 步骤9、滤波隔离电源电路由地面低压电源供电，在低压转电完成后将弹载设备的内部工作电源过渡到低压电池供电。 [0038] 步骤10、舵机电压电流检测调理电路对第一舵机的电源进行调理后送入弹载设备的第一舵机的负载，并对第二舵机的电源进行调理后送入弹载设备的第二舵机的负载。同时舵机电压电流检测调理电路采集第一舵机的电压信号ADV‑DJ1、第二舵机的电压信号ADV‑DJ2、第一舵机的电流信号ADI‑DJ1和第二舵机的电流信号ADI‑DJ2，并送入处理器电路。处理器电路完成对第一舵机的电压信号ADV‑DJ1、第二舵机的电压信号ADV‑DJ2、第一舵机的电流信号ADI‑DJ1和第二舵机的电流信号ADI‑DJ2的采样，以及DJ1和DJ2电压和电流值的计算。 [0039] 步骤11、点火电压电流检测调理电路对点火电源进行调理后送入弹载设备的点火时序控制装置。同时点火电压电流检测调理电路采集点火电压信号ADV‑DH和点火电流信号ADI‑DH，并送入处理器电路。处理器电路完成对点火电压信号ADV‑DH和点火电流信号ADI‑DH的采样，以及DH电压和电流值的计算。 [0040] 步骤12、RS422隔离接口电路实现处理器电路SCI口与外部RS422网络的连接，并按通信协议约定实现与外部监控中心的通信。 [0041] 步骤2的具体过程如下： [0042] 步骤2.1、处理器电路对转电控制隔离检测信号OD‑ZD进行周期扫描，获得转电控制隔离检测信号OD‑ZD的电平状态：若转电控制隔离检测信号OD‑ZD为高电平，则进行转电控制隔离检测信号OD‑ZD高电平计数值加1操作。否则，进行转电控制隔离检测信号OD‑ZD高电平计数值减2操作。 [0043] 步骤2.2、处理器电路对转电控制隔离检测信号OD‑ZD高电平计数值进行判断：若超过了设定的阈值，则认为需要执行转电控制指令，处理器电路输出的第一转电控制信号ZD1为高电平，第二转电控制信号ZD2为低电平。否则，处理器电路输出的第一转电控制信号ZD1和第二转电控制信号ZD2均为低电平。 [0044] 步骤2.3、处理器电路对转电解除隔离检测信号OD‑JC进行周期扫描，获得转电解除隔离检测信号OD‑JC的电平状态：若转电解除隔离检测信号OD‑JC为高电平，则进行转电解除隔离检测信号OD‑JC高电平计数值加1操作。否则，进行转电解除隔离检测信号OD‑JC高电平计数值减2操作。 [0045] 步骤2.4、处理器电路对转电解除隔离检测信号OD‑JC高电平计数值进行判断：若超过了设定的阈值，则认为需要执行转电解除指令，处理器电路输出的第一转电解除信号JC1为高电平，第二转电解除信号JC2为低电平。否则，处理器电路输出的第一转电解除信号JC1和第二转电解除信号JC2均为低电平。 [0046] 处理器电路采用嵌入式前后台程序架构，其中前台为定时中断程序和SCI接收中断程序，后台为主程序。 [0047] 处理器电路正常复位后其程序指针指向主程序。主程序由系统初始化部分与循环部分组成。系统初始化部分只运行一次，主要完成弹载固态转电模块的硬件部分自检与处理器电路各外设的初始化，同时包括定时初始化与SCI通信初始化。循环部分在处理器电路复位前无限循环，轮询处理系统任务。 [0048] 主程序在对系统初始化时，设置定时器以设定时间T触发定时中断，由处理器电路的中断处理系统响应定时中断，进入定时中断程序。 [0049] 主程序在对系统初始化时，按通信协议要求进行SCI通信，并使能接收中断，在收到数据后由处理器电路中断处理系统响应接收中断，进入SCI接收中断程序。 [0050] 主程序轮询处理系统任务的过程如下： [0051] 步骤1、处理器电路一方面扫描转电信号隔离检测电路的OD‑ZD输出端输出的转电控制隔离检测信号OD‑ZD、OD‑JC输出端输出的转电解除隔离检测信号OD‑JC、以及转电反馈信号调理电路的OD‑FK输出端输出反馈信号OD‑FK，在达到规定的时长后确认上述信号对应指令或状态有效并存入内存备用。另一方面按弹载主机指令要求的上报数据帧格式读取内存数据并整理成完整数据帧备用，并对通信时长进行累加操作。 [0052] 步骤2、处理器电路设置一个数据帧上报字节的计数器，每上报1个字节该计数器加1，在完成整帧数据上报即成功发送完帧尾的校验字节后，计数器达到最大值，并在SCI接收中断再次成功收到弹载主机指令时对该计数器清零。若上报数据帧的过程中发生上报失败，对通信时长进行累加操作。 [0053] 步骤3、处理器电路基于通信时长累加结果判断是否SCI通信异常：若超过设定的门限则认为通信异常，设置为通信异常状态。否则，清除通信异常状态。 [0054] 定时中断程序的过程如下： [0055] 步骤1、处理器电路清除中断标识，使能下次定时中断。 [0056] 步骤2、处理器电路对点火电流信号ADI‑DH采样并计算DH电流值。 [0057] 步骤3、处理器电路对处理阶段标识step进行递增及防溢出处理。 [0058] 步骤4、处理器电路根据处理阶段标识step取值分别进行各阶段任务处理，包括低压电压信号ADV‑VL采样并计算VL电压值、低压电压信号ADI‑VL采样并计算VL电流值、高压电压信号ADV‑VH采样并计算VH电压值、高压电流信号ADI‑VH采样并计算VH电流值、第一舵机的电压信号ADV‑DJ1采样并计算DJ1电压值、第二舵机的电压信号ADV‑DJ2采样并计算DJ2电压值、第二舵机的电流信号ADI‑DJ2采样并计算DJ2电流值、点火电压信号ADV‑DH采样并计算DH电压值、以及主程序时基处理。 [0059] SCI接收中断程序的过程如下： [0060] 步骤1、处理器电路清除中断标识，使能下次SCI接收中断。 [0061] 步骤2、处理器电路根据通信协议判断所接收字符的意义并进行对应处理。所有通信采用弹载主机或调试主机发起，弹载固态转电模块应答的方式进行，弹载主机发起的弹载主机指令为正常工作时的查询指令，调试主机发起的调试主机指令为生产测试过程中的调试指令。 [0062] 与现有技术相比，本发明具有如下特点： [0063] 1、使用固态功率开关进行转电切换控制，有效降低了产品的体积与重量，同时提高了系统抗振动、冲击的能力。同时配合使用理想二极管进行转电防反，大大降低功耗，有效降低了产品体积、重量与温升，同时提高了系统抗振动、冲击的能力及可靠性。 [0064] 2、使用低压电池转电后的电源直接驱动转电反馈信号电路，并且同时提供转电控制指令的处理器识别执行与硬件逻辑电路识别执行，确保在处理器失效时产品核心的转电控制与状态反馈功能正常工作，提高了转电控制的可靠性。 [0065] 3、利用各电压电流检测调理电路(包括霍尔传感器)进行电压与电流的隔离采样，利用转电信号隔离检测电路(包括光MOS继电器)和转电反馈信号调理电路(包括光耦)进行指令隔离，并利用隔离驱动电路(包括变压器)进行固态开关驱动信号隔离，有效实现了产品内部与外部、控制电路与功率电路之间的隔离，并且有效降低了产品的体积与重量，提高了产品可靠性； [0066] 4、使用高速RS422点对点通信，高速电压、电流采样系统，配合设定的通信协议，综合满足了弹载低压电源、高压电源、舵机电源以及点火电源的电压、电流状态采集监测，特别是可充分实现对短时(毫秒级)点火操作的电流状态的有效监测。附图说明 [0067] 图1为本发明弹载固态转电模块的原理框图； [0068] 图2为本发明转电反馈信号调理电路原理框图； [0069] 图3为本发明转电反馈信号调理电路实施案例； [0070] 图4为本发明控制逻辑处理电路原理框图； [0071] 图5为本发明控制逻辑处理电路实施案例； [0072] 图6为本发明隔离驱动电路原理框图； [0073] 图7为本发明隔离驱动电路实施案例； [0074] 图8为本发明推荐的板载变压器线圈形状； [0075] 图9为本发明处理器电路的主程序流程图； [0076] 图10为本发明的定时中断处理程序流程图； [0077] 图11为本发明的SCI接收中断处理程序流程图。 具体实施方式[0078] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。 [0079] 参见图1，一种弹载固态转电模块，由VH固态功率电路、VH电压电流检测调理电路、VH防反电路、VL固态功率电路、VL电压电流检测调理电路、VL防反电路、舵机电压电流检测调理电路、点火电压电流检测调理电路、转电信号隔离检测电路、转电反馈信号调理电路、控制逻辑处理电路、隔离驱动电路、处理器电路、RS422隔离接口电路和滤波隔离电源电路组成。 [0080] VH固态功率电路、VH电压电流检测调理电路和VH防反电路串联构成VH转电功率线路，用于高压电池与地面高压电源的转电控制，实现对弹载高压设备的供电，同时实现对高压电池电压、电流的监测。VL固态功率电路、VL电压电流检测调理电路和VL防反电路串联构成VL转电功率线路，用于低压电池与地面低压电源的转电控制，实现对弹载低压设备的供电，同时实现对低压电池电压、电流的监测。舵机电压电流检测调理电路用于实现对2路舵机工作电压、电流的监测。点火电压电流检测调理电路用于实现对点火回路电压、电流的监测。转电信号隔离检测电路、控制逻辑处理电路及隔离驱动电路用于隔离检测转电控制与转电解除信号后，输出对应的驱动信号DRI‑VH、DRI‑VL，控制VH转电功率线路与VL转电功率线路的通断。转电反馈信号调理电路将低压转电结果调理后输出，用于通知监控中心转电结果。RS422隔离接口电路用于实现处理器电路与外部RS422网络的连接，提供对外通信接口。滤波隔离电源电路用于将低压电源稳定的转换为内部各个模块的工作电源。 [0081] 高压电池正端与VH固态功率电路的VHIN输入端连接。VH固态功率电路的S‑VH输出端与VH电压电流检测调理电路的S‑VH输入端连接，高压电源地与VH电压电流检测调理电路的VHGND输入端连接。VH电压电流检测调理电路的S'‑VH输出端与VH防反电路的S'‑VH输入端连接，VH防反电路的VHOUT输出端与地面高压电源正端连接。VH固态功率电路的ADV‑VH输出端输出的高压电压检测输出信号和ADI‑VH输出端的高压电流检测输出信号分别与处理器电路的两个AD口连接。 [0082] 低压电池正端与VL固态功率电路的VLIN输入端连接。VL固态功率电路的S‑VL输出端与VL电压电流检测调理电路的S‑VL输入端连接，低压电源地与VL电压电流检测调理电路的VLGND输入端连接。VL电压电流检测调理电路的S'‑VL输出端与VL防反电路的S'‑VL输入端连接，VL防反电路的VLOUT输出端与地面低压电源正端连接。VL固态功率电路的ADV‑VL输出端输出的低压电压检测输出信号和ADI‑VL输出端输出的低压电流检测输出信号分别与处理器电路的两个AD口连接。 [0083] 第一舵机电源正端与舵机电压电流检测调理电路的VDJ1IN输入端连接，第二舵机电源正端与舵机电压电流检测调理电路的VDJ2IN输入端连接，舵机电源地与舵机电压电流检测调理电路的VDJGND输入端连接。舵机电压电流检测调理电路的VDJ1OUT输出端与第一舵机负载正端连接，舵机电压电流检测调理电路的VDJ2OUT输出端与第二舵机负载正端连接。舵机电压电流检测调理电路的ADV‑DJ1输出端、ADV‑DJ2输出端、ADI‑DJ1输出端和ADI‑DJ2输出端分别与处理器电路的四个AD口连接。 [0084] 点火电流输入端与点火电压电流检测调理电路的VDHIN输入端连接，点火电源地与点火电压电流检测调理电路的VDHGND输入端连接。点火电压电流检测调理电路的VDHOUT输出端与点火电流输出端连接。点火电压电流检测调理电路的ADV‑DH输出端和ADI‑DH输出端分别与处理器电路的两个AD口连接。 [0085] 转电控制信号与转电信号隔离检测电路的XZD输入端连接，转电解除信号与转电信号隔离检测电路的XJC输入端连接，低压电源地与转电信号隔离检测电路的VLGND输入端连接。转电信号隔离检测电路的OD‑ZD输出端和OD‑JC输出端分别与处理器电路的两个IO口连接。 [0086] VL固态功率电路的S‑VL输出端与转电反馈信号调理电路的S‑VL输入端连接，低压电源地与转电反馈信号调理电路的VLGND输入端连接。转电反馈信号调理电路的A输出端与外部监控中心的A输入端连接，转电反馈信号调理电路的B输出端与外部监控中心的B输入端连接，转电反馈信号调理电路的OD‑FK输出端与处理器电路的一个IO口连接。 [0087] 控制逻辑处理电路的ZD1输入端、ZD2输入端、JC1输入端和JC2输入端分别与处理器电路的四个IO口连接，转电信号隔离检测电路的OD‑ZD输出端和OD‑JC输出端分别与控制逻辑处理电路的OD‑ZD输入端和OD‑JC输入端连接。控制逻辑处理电路的DRI输出端与隔离驱动电路的DRI输入端连接。 [0088] 隔离驱动电路的S‑VH输出端和DRI‑VH输出端分别与VH固态功率电路的S‑VH输入端和DRI‑VH输入端连接。隔离驱动电路的S‑VL输出端和DRI‑VL输出端分别与VL固态功率电路的S‑VL输入端和DRI‑VL输入端连接。 [0089] 处理器电路的SCI口与RS422隔离接口的TXD和RXD通信端相连。RS422隔离接口的422‑A和422‑B接收信号端、422‑Y和422‑Z发送信号端、以及422‑GND屏蔽地端与外部RS422总线网络连接。 [0090] 地面低压电源正端与滤波隔离电源电路的VLOUT输入端连接，低压电源地与滤波隔离电源电路的VLGND输入端连接。滤波隔离电源电路输出端与内部模块的工作电源连接。 [0091] 上述连接关系表明：VH电压和转电反馈信号S‑VH的参考信号为高压电源地VHGND；VL电压、转电控制信号XZD、转电解除信号XJC、转电反馈信号S‑VL的参考信号均为低压电源地VLGND；舵机电压的参考信号为舵机电源地VDJGND；点火电压的参考信号为点火电源地VDHGND；驱动信号DRI‑VH的参考信号为S‑VH；驱动信号DRI‑VL的参考信号为S‑VL。而对于ADV‑VH、ADV‑VL、ADV‑DJ1、ADV‑DJ2、ADV‑DH、ADI‑VH、ADI‑VL、ADI‑DJ1、ADI‑DJ2、ADI‑DH、OD‑ZD、OD‑JC、ZD1、ZD2、JC1、JC2、DRI、TXD、RXD等内部控制、检测信号以及各工作电源轨的参考信号均为内部工作电源地GND，作为行业默认规则在文本中及附图中都没有明确表示，在此进行说明。 [0092] VH固态功率电路使用两只高压功率型MOS管并联，并且高压功率型MOS管旁并联由厚膜功率电阻与金属膜电容串联构成的RC缓冲电路。高压功率型MOS管在驱动信号DRI‑VH相对于S‑VH的电压约为0V时关断，在驱动信号DRI‑VH相对于S‑VH的电压超过高压功率型MOS管门极阈值电压VGS(TH)时开通。后续简单以高压功率型MOS管开通与关断来表述这两种工作状态。 [0093] VL固态功率电路使用两只低压功率型MOS管并联，并且低压功率型MOS管旁并联由厚膜功率电阻与金属膜电容串联构成的RC缓冲电路。低压功率型MOS管在驱动信号DRI‑VL相对于S‑VL的电压约为0V时关断，在驱动信号DRI‑VL相对于S‑VL的电压超过低压功率型MOS管门极阈值电压VGS(TH)时开通。后续简单以低压功率型MOS管开通与关断来表述这两种工作状态。 [0095] VH电压电流检测调理电路、VL电压电流检测调理电路、舵机电压电流检测调理电路和点火电压电流检测调理电路使用同样的核心电路。电流检测使用霍尔电流传感器隔离采样并由RC网络滤波后得到电流检测信号。电压采样先用电阻分压后得到满足隔离运放输入范围的信号，然后由隔离运放线性转换并用RC网络滤波后得到电压检测信号。其中VL电压电流检测调理电路中的分压电阻使用了功率型电阻，确保全温度范围内具有足够的漏电流释放能力，实测常温下不会产生高于1V的累积电压，以消除固态功率开关漏电流对转电反馈信号调理电路的影响。利用霍尔电流传感器检测电流、隔离运放配合电阻分压检测电压以及RC网络滤波形成的电压电流检测调理电路均为成熟技术。 [0096] 转电信号隔离检测电路采用光耦隔离后，得到XZD信号和XJC信号有效(即与低压电源VL连接)时所对应输出的信号OD‑ZD和OD‑JC为高电平，XZD信号和XJC无效(即与低压电源VL断开)时所对应输出的信号OD‑ZD和OD‑JC为低电平。行业内专业人士均可设计，技术细节非本发明重点，不再赘述。 [0097] 转电反馈信号调理电路由门限及保护电路、信号隔离电路和信号输出电路组成，如图2所示。门限及保护电路的输入端形成转电反馈信号调理电路的S‑VL输入端和VLGND输入端，门限及保护电路的输出端连接信号隔离电路的输入端，信号隔离电路的输出端形成转电反馈信号调理电路的A输出端、B输出端和OD‑FK输出端。本发明的转电反馈信号调理电路可以使用双路输出的微型继电器或者光MOS继电器为核心的信号隔离电路来构建具体实施电路。门限及保护电路的作用在于确保全工作温度范围内固态功率开关的漏电流的累积电压不会引起转电反馈状态与实际转电状态不一的误检测，以消除固态功率开关漏电流的影响。当使用光MOS继电器为核心时，一般使用稳压二极管搭配限流电阻构建门限电路，而保护电路的作用在于对光‑MOS器件的发光二极管进行防反接、防过压、防过流保护。 [0098] 在本发明优选实施例中，转电反馈信号调理电路由双路光MOS继电器Q6、稳压二极管D11、二极管D12、电阻R31～R33以及电容C12构成，如图3所示。电阻R31的一端形成转电反馈信号调理电路的S‑VL输入端，电阻R31的另一端连接稳压二极管D11的阴极；稳压二极管D11的阳极、二极管D12的阴极、电阻R33的一端和电容C12的一端同时连接双路光MOS继电器Q6的第一输入端；双路光MOS继电器Q6的第二输入端和第三输入端连接；二极管D12的阳极、电阻R33的另一端和电容C12的另一端同时连接双路光MOS继电器Q6的第四输出端，并形成转电反馈信号调理电路的VLGND输入端；双路光MOS继电器Q6的第一输出端形成转电反馈信号调理电路的A输出端；双路光MOS继电器Q6的第二输出端形成转电反馈信号调理电路的B输出端；双路光MOS继电器Q6的第三输出端形成转电反馈信号调理电路的OD‑FK输出端；电阻R32的一端接电源VCC，电阻R32的另一端接双路光MOS继电器Q6的第三输出端，双路光MOS继电器Q6的第四输出端接电源GND。 [0099] 控制逻辑处理电路由第一处理器控制信号确认电路、第一延时滤波电路、第一滞环比较电路、第二处理器控制信号确认电路、第二延时滤波电路、带第二滞环比较电路、参考电压电路、共阴二极管D1～D2、复位优先RS触发器电路以及控制信号功率放大电路组成，如图4所示。第一处理器控制信号确认电路的输入端形成控制逻辑处理电路的ZD1输入端和ZD2输入端。第一延时滤波电路的输入端形成控制逻辑处理电路的OD‑ZD输入端。第一延时滤波电路的输出端连接第一滞环比较电路的一个输入端(一般称为比较端)。第二处理器控制信号确认电路的输入端形成控制逻辑处理电路的JC1输入端和JC2输入端。第二延时滤波电路的输入端形成控制逻辑处理电路的OD‑JC输入端。第二延时滤波电路的输出端连接第二滞环比较电路的一个输入端(一般称为比较端)。参考电压电路的输出端连接第一滞环比较电路和第二滞环比较电路的另一个输入端(一般称为参考端)。第一处理器控制信号确认电路的输出端和第一滞环比较电路的输出端分别接共阴二极管D1的两个阳极，共阴二极管D1的阴极连接复位优先RS触发器电路的一个输入端。第二处理器控制信号确认电路和第二滞环比较电路的输出端分别接共阴二极管D2的两个阳极，共阴二极管D2的阴极连接复位优先RS触发器电路的另一个输入端。复位优先RS触发器电路的输出端连接控制信号功率放大电路的输入端，控制信号功率放大电路的输出端形成控制逻辑处理电路的DRI输出端。 [0100] 控制逻辑处理电路的处理器控制信号确认电路用于确保在处理器控制信号有效时才输出高电平。所谓处理器控制信号有效是指该信号在极大概率上不会因系统复位、系统受干扰等异常情况产生，而是处理器信号处理后按约定输出的控制信号。实际使用时，建议处理器控制信号输出的IO口使用同组寄存器控制，采用外部下拉电阻下拉处理，并且信号有效的状态为两个IO口输出为一高一低，此时经处理器控制信号确认电路处理后得到高电平。其他情况下，处理器控制信号确认电路的输出都为低电平。结合OD_ZD与ZD1、ZD2及OD_JC与JC1、JC2信号的关系，具体存在以下关系： [0101] 当处理器电路检测到OD_ZD有效时，按任务要求规定的转电控制信号特性进行信号宽度检测。当确认转电控制信号满足任务要求规定后，处理器将ZD1输出为高电平、ZD2输出为低电平，此时第一处理器控制信号确认电路的输出为高电平(此状态定义为处理器转电控制输出有效)；其他所有情况下，ZD1、ZD2均输出为低电平，第一处理器控制信号确认电路的输出也为低电平(此状态定义为处理器转电控制输出无效)。 [0102] 当处理器电路检测到OD_JC有效时，按任务要求规定的转电控制信号特性进行信号宽度检测。当确认转电解除信号满足任务要求规定后，处理器将JC1输出为高电平、JC2输出为低电平，此时第二处理器控制信号确认电路的输出为高电平(此状态定义为处理器转电解除输出有效)；其他所有情况下，JC1、JC2均输出为低电平，第二处理器控制信号确认电路的输出也为低电平(此状态定义为处理器转电解除输出无效)。 [0104] 控制逻辑处理电路的延时滤波电路、带滞环比较电路配合参考电压电路提供的参考电压，实现对转电信号与解除信号硬件逻辑上的有效性判断与控制。延时滤波电路通过配置RC电路参数，实现对信号宽度的检测，使得满足任务要求规定的转电控制信号与转电解除信号能传递至带滞环的比较电路的比较器输入端。当该信号大于参考电压时，带滞环的比较电路输出高电平，否则输出低电平。如转电控制信号满足任务要求规定时，第一滞环比较电路的比较端信号电压会超过参考电压，则第一滞环比较电路的输出端变为高电平(此状态定义为硬件逻辑转电控制输出有效)，否则第一滞环比较电路的输出端均为低电平(此状态定义为硬件逻辑转电控制输出无效)。如转电解除信号满足任务要求规定时，第二滞环比较电路的比较端信号电压会超过参考电压，则第二滞环比较电路的输出端变为高电平(此状态定义为硬件逻辑转电解除输出有效)，否则第二滞环比较电路的输出端均为低电平(此状态定义为硬件逻辑转电解除输出无效)。 [0105] 上述通过纯硬件电路实现对转电控制信号与转电解除信号有效性判断并控制输出的方式称为硬件控制方式。 [0106] 转电控制信号的软件控制输出与硬件控制输出通过共阴二极管D1汇流，实现逻辑或的关系，即软件控制输出与硬件控制输出任意一组有效，转电控制信号的控制效果都有效。 [0107] 转电解除信号的软件控制输出与硬件控制输出通过共阴二极管D2汇流，实现逻辑或的关系，即软件控制输出与硬件控制输出任意一组有效，转电解除信号的控制效果都有效。 [0108] 控制逻辑处理电路的复位优先RS触发器电路的置位端S、复位端R及输出端Q的关系满足以下真值表规定的逻辑关系，用以保证在XZD、XJC信号意外同时有效(对应R、S同时为1)时转电模块不执行转电操作。复位优先RS触发器电路使得转电控制信号与转电解除信号同时存在时，执行转电解除指令。这是任务转电解除优先的要求规定的。当任务要求转电控制优先时，对调上述方案中的RS端接线即可。 [0109] 控制逻辑处理电路的控制信号功率放大电路用于将复位优先RS触发器电路输出的控制信号Q进行功率放大得到隔离驱动电路的功率控制信号DRI，以便驱动隔离驱动电路输出固态功率电路的驱动信号。 [0110] 在本发明优选实施例中，控制逻辑处理电路由双路滞环比较电路K3、共阴二极管D1和D2、异或门K1和K5、或非门K2和K4、NPN三极管Q1、电阻R1～R14、Rzd、Rjc和Rrs、以及电容C1、Czd、Cjc和Crs构成，如图5所示。电阻R1的一端和异或门K1的一输入端形成控制逻辑处理电路的ZD1输入端。电阻R2的一端和异或门K1的另一输入端形成控制逻辑处理电路的ZD2输入端。电阻R1和R2的另一端接地。异或门K1的输出端接共阴二极管D1的一个阳极。电阻Rzd的一端和电阻R5的一端共同形成控制逻辑处理电路的OD‑ZD输入端。电阻Rzd的另一端、电阻R4的一端和电容Czd的一端同时连接双路滞环比较电路K3的INA+端。电阻R5的另一端和电容Czd的另一端连接双路滞环比较电路K3的GND端，且接电源GND。电阻R4的另一端和共阴二极管D1的另一个阳极共同连接双路滞环比较电路K3的OUTA端。电阻R13的一端和异或门K5的一输入端形成控制逻辑处理电路的JC1输入端。电阻R14的一端和异或门K5的另一输入端形成控制逻辑处理电路的JC2输入端。电阻R13和R14的另一端接地。异或门K5的输出端接共阴二极管D2的一个阳极。电阻Rjc的一端和电阻R10的一端共同形成控制逻辑处理电路的OD‑JC输入端。电阻Rjc的另一端、电阻R9的一端和电容Cjc的一端同时连接双路滞环比较电路K3的INB+端。电阻R10的另一端和电容Cjc的另一端接电源GND。电阻R9的另一端和共阴二极管D2的另一个阳极共同连接双路滞环比较电路K3的OUTB端。电阻R6的一端和电阻R7的一端同时连接双路滞环比较电路K3的INA－端和INB－端。电阻R6的另一端接电源VCC，电阻R7的另一端接电源GND。电容C1的一端连接双路滞环比较电路K3的VCC端，且接电源VCC，电容C1的另一端接电源GND。共阴二极管D1的阳极和电阻R3的一端接或非门K2的一输入端。电阻R3的另一端接电源GND。共阴二极管D2的阳极、电阻Rrs的一端和电容Crs的一端接或非门K4的一输入端。电容Crs的另一端接电源VCC，电阻Rrs的另一端接电源GND。或非门K4的另一输入端经电阻R8与或非门K2的输出端连接。或非门K2的另一输入端直接与或非门K4的输出端连接。电阻R11的一端接或非门K4的输出端，电阻R11的另一端和电阻R12的一端连接NPN三极管Q1的基极。电阻R12的另一端和NPN三极管Q1的发射极接电源GND。NPN三极管Q1的集电极形成控制逻辑处理电路的DRI输出端。 [0111] 通过配置Rzd与Czd、Rjc与Cjc的参数，可以实现不同任务要求对XZD、XJC信号的宽度要求。设Rzd、Rjc阻值的单位为Ω，Czd、Cjc容值的单位为F，二者的乘积为时间常数τ(单位为s)，则(4～5)*τ即为XZD、XJC信号的宽度。Rrs与Crs的参数用来确保转电模块上电期间复位优先RS触发器电路的输出为低电平，一般Rrs为10kΩ级别，而Crs取值应在10uF以上。 [0112] 隔离驱动电路由高压高频震荡电路、高压变压器、高压整流滤波限幅释放电路、高压驱动信号分配电路、低压高频震荡电路、低压变压器、低压整流滤波限幅释放电路和低压驱动信号分配电路组成，如图6所示。高压高频震荡电路和低压高频震荡电路的输入端共同形成隔离驱动电路的DRI输入端。高压高频震荡电路的输出端连接高压变压器的原边线圈，高压变压器的副边线圈连接高压整流滤波限幅释放电路的输入端，高压整流滤波限幅释放电路的输出端连接高压驱动信号分配电路的输入端，高压驱动信号分配电路的输出端形成隔离驱动电路的S‑VH输出端和DRI‑VH输出端。低压高频震荡电路的输出端连接低压变压器的原边线圈，低压变压器的副边线圈连接低压整流滤波限幅释放电路的输入端，低压整流滤波限幅释放电路的输出端连接低压驱动信号分配电路的输入端，低压驱动信号分配电路的输出端形成隔离驱动电路的S‑VL输出端和DRI‑VL输出端。 [0113] 本发明提供了2组隔离的、各2路驱动信号输出的实施案例，用于分别控制低压转电线路与高压转电线路。低压转电与高压转电使用同一个转电控制指令，因此各自的高频震荡电路使用同一个功率控制信号DRI。高频震荡电路的输入为电源输入与功率控制信号DRI，配合变压器的原边线圈实现高频震荡，输出交变信号，按比例传递给变压器的副边线圈。变压器的副边线圈的交变信号通过整流滤波限幅释放电路处理后，得到驱动信号。每组驱动信号经驱动信号分配电路可以引出两路驱动信号，用于控制固态功率电路通断。 [0114] 在本发明优选实施例中，隔离驱动电路由低压变压器T1、高压变压器T2、NPN三极管Q3与Q5、PNP三极管Q2与Q4、二极管D4～D9、稳压二极管D10与D11、电阻R15～R30、以及电容C2～C11构成，如图7所示。电阻R19的一端、电阻R22的一端、电阻R27的一端和电阻R30的一端共同形成隔离驱动电路的DRI输入端。电阻R19的另一端和电阻R18的一端接NPN三极管Q3的基极。电阻R22的另一端、电容C4的一端和电容C6的一端接NPN三极管Q3的发射极。电阻R18的另一端和电容C2的一端接低压变压器T1的原边线圈的正极，并接电源VCC。电容C2的另一端与电容C4的另一端连接。NPN三极管Q3的集电极和电容C6的另一端接低压变压器T1的原边线圈的负极。电阻R27的另一端和电阻R26的一端接NPN三极管Q5的基极。电阻R30的另一端、电容C9的一端和电容C11的一端接NPN三极管Q5的发射极。电阻R26的另一端和电容C7的一端接高压变压器T2的原边线圈的正极，并接电源VCC。电容C7的另一端与电容C9的另一端连接。NPN三极管Q5的集电极和电容C11的另一端接高压变压器T2的原边线圈的负极。低压变压器T1的副边线圈的正极接电容C3的一端，电容C3的另一端接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极。二极管D5的阴极、二极管D6的阳极和电阻R20的一端接PNP三极管Q2的基极。 PNP三极管Q2的集电极接电阻R21的一端。二极管D6的阴极和电阻R15的一端接PNP三极管Q2的发射极。电阻R15的另一端、电阻R16的一端和电阻R17的一端、稳压二极管D10的阴极和电容C5的一端相连。电阻R16的另一端形成隔离驱动电路的DRI‑VL1输出端，电阻R17的另一端形成隔离驱动电路的DRI‑VL2输出端。由于VL固态功率电路使用两只低压功率型MOS管并联，因此需要输出两路隔离驱动电路的DRI‑VL1和DRI‑VL2。低压变压器T1的副边线圈的负极、二极管D4的阳极、电阻R20的另一端、电阻R21的另一端、稳压二极管D10的阳极和电容C5的另一端共同形成隔离驱动电路的S‑VL输出端。高压变压器T2的副边线圈的正极接电容C8的一端，电容C8的另一端接二极管D7的阴极和二极管D8的阳极。二极管D8的阴极、二极管D9的阳极和电阻R28的一端接PNP三极管Q4的基极。PNP三极管Q4的集电极接电阻R29的一端。 二极管D9的阴极和电阻R23的一端接PNP三极管Q4的发射极。电阻R23的另一端、电阻R24的一端和电阻R25的一端、稳压二极管D11的阴极和电容C10的一端相连。电阻R24的另一端形成隔离驱动电路的DRI‑VH1输出端，电阻R25的另一端形成隔离驱动电路的DRI‑VH2输出端。 由于VH固态功率电路使用两只高压功率型MOS管并联，因此需要输出两路隔离驱动电路的DRI‑VL1和DRI‑VL2。高压变压器T2的副边线圈的负极、二极管D7的阳极、电阻R28的另一端、电阻R29的另一端、稳压二极管D11的阳极和电容C10的另一端共同形成隔离驱动电路的S‑VH输出端。 [0115] 为了有效降低产品体积、重量，并提高可靠性，高压变压器和低压变压器使用印制板线路实现板载变压器。板载变压器在设计时，根据电源输入电压与固态功率电路驱动电压要求进行匝数配置，并且采用多层印制板形式，将匝数少的线圈置于中间层，匝数多的线圈分别布置在上下的相邻层，以提高耦合度。线圈所用导电带应布置成螺旋形状，如图8所示。 [0116] RS422隔离接口电路基于高速RS422隔离接口芯片构成，实现处理器电路SCI口与外部RS422网络的连接，具体电路参照高速RS422隔离接口芯片的应用手册设计，技术细节非本发明重点，不再赘述。 [0117] 滤波隔离电源电路由地面低压电源供电，在低压转电完成后可以顺利过渡到低压电池供电。滤波隔离电源电路按照供电电压、用电负载功率、用电负载电压、电源适应性要求、电磁兼容要求、体积、环境温度、可靠性要求等，使用TVS管、可恢复熔断器、EMI滤波器、DC/DC模块、LDO模块以及电感、电容等器件，行业内专业人士均可设计，技术细节非本发明重点，不再赘述。 [0118] 上述弹载固态转电模块的运行方法，其具体包括步骤如下： [0119] 步骤1、转电信号隔离检测电路根据外部监控中心送来的转电控制信号XZD和转电解除信号XJC获得对应的转电控制隔离检测信号OD‑ZD和转电解除隔离检测信号OD‑JC，并送入处理器电路和控制逻辑处理电路。 [0120] 步骤2、处理器电路基于转电控制隔离检测信号OD‑ZD和转电解除隔离检测信号OD‑JC对转电控制信号XZD和转电解除信号XJC的有效性进行检测，根据检测结果获得第一转电控制信号ZD1、第二转电控制信号ZD2、第一转电解除信号JC1和第二转电解除信号JC2，并送入控制逻辑处理电路。 [0121] 1)处理器电路根据转电控制隔离检测信号OD‑ZD得到第一转电控制信号ZD1和第二转电控制信号ZD2的过程为： [0122] 首先，对OD‑ZD信号以主程序时基宽度进行周期扫描，每次扫描采取必要的如“三取二”、“五取三”等滤波处理，获得OD‑ZD信号的电平状态：若OD‑ZD信号的结果为高电平(按前述内容可知此时XZD信号有效)，则进行OD‑ZD高电平计数值加1操作；否则，进行OD‑ZD高电平计数值减2操作，并进行必要的防溢出处理。 [0123] 接着，对OD‑ZD高电平计数值进行判断：若超过了设定的阈值，则认为XZD信号满足任务规定的宽度要求，属于需要执行的转电控制指令，此时按照ZD1信号为高电平、ZD2信号为低电平的形式输出；否则，认为未检测到需要执行的转电控制指令，此时保持ZD1信号与ZD2信号均为低电平输出，并周期性重复上述对OD‑ZD信号的扫描及计数值加减操作即可。 [0124] 2)处理器电路根据转电解除隔离检测信号OD‑JC得到第一转电解除信号JC1和第二转电解除信号JC2的过程为： [0125] 首先，对OD‑JC信号以主程序时基宽度进行周期扫描，每次扫描采取必要的如“三取二”、“五取三”等滤波处理，获得OD‑JC信号的电平状态：若OD‑JC信号的结果为高电平(按前述内容可知此时XJC信号有效)，则进行OD‑JC高电平计数值加1操作；否则，进行OD‑JC高电平计数值减2操作，并进行必要的防溢出处理。 [0126] 接着，对OD‑JC高电平计数值进行判断，若超过了设定的阈值，则认为XJC信号满足任务规定的宽度要求，属于需要执行的转电解除指令，此时按照JC1信号为高电平、JC2信号为低电平的形式输出。否则，认为未检测到需要执行的转电控制指令，此时保持JC1信号与JC2信号均为低电平输出，并周期性重复上述对OD‑JC信号的扫描及计数值加减操作即可。 [0127] 上述OD‑ZD高电平计数阈值及OD‑JC高电平计数阈值可以在程序设计时根据任务规定固化在处理器内部，也可以通过RS422通信网络调试确认后再存储在处理器内部。 [0128] 步骤3、控制逻辑处理电路对转电控制隔离检测信号OD‑ZD、第一转电控制信号ZD1、第二转电控制信号ZD2、转电解除隔离检测信号OD‑JC、第一转电解除信号JC1和第二转电解除信号JC2进行逻辑运算处理，获得驱动信号DRI送入隔离驱动电路。 [0129] 控制逻辑处理电路的逻辑运算处理过程为： [0130] 当处理器检测到需要执行的转电控制指令时，处理器将ZD1输出为高电平、ZD2输出为低电平，此时第一处理器控制信号确认电路的输出为高电平(此状态定义为处理器转电控制输出有效)；其他所有情况下，ZD1、ZD2均输出为低电平，第一处理器控制信号确认电路的输出也为低电平(此状态定义为处理器转电控制输出无效)。当处理器检测到需要执行的转电解除指令时，处理器将JC1输出为高电平、JC2输出为低电平，此时第二处理器控制信号确认电路的输出为高电平(此状态定义为处理器转电解除输出有效)；其他所有情况下，JC1、JC2均输出为低电平，第二处理器控制信号确认电路的输出也为低电平(此状态定义为处理器转电解除输出无效)。本发明处理器通过检测OD_ZD与OD_JC后由IO口输出实现的控制称为软件控制方式。 [0131] 当第一延时滤波电路检测到需要执行的转电控制指令时，第一滞环比较电路的输出端变为高电平(此状态定义为硬件逻辑转电控制输出有效)，否则第一滞环比较电路的输出端均为低电平(此状态定义为硬件逻辑转电控制输出无效)。当第二延时滤波电路检测到需要执行的转电解除指令时，第二滞环比较电路的比较端信号电压会超过参考电压，则第二滞环比较电路的输出端变为高电平(此状态定义为硬件逻辑转电解除输出有效)，否则第二滞环比较电路的输出端均为低电平(此状态定义为硬件逻辑转电解除输出无效)。本发明该通过纯硬件电路实现对转电控制信号与转电解除信号有效性判断并控制输出的方式称为硬件控制方式。 [0132] 转电控制信号的软件控制输出与硬件控制输出通过共阴二极管D1汇流，实现逻辑或的关系，即软件控制输出与硬件控制输出任意一组有效，转电控制信号的控制效果都有效。 [0133] 转电解除信号的软件控制输出与硬件控制输出通过共阴二极管D2汇流，实现逻辑或的关系，即软件控制输出与硬件控制输出任意一组有效，转电解除信号的控制效果都有效。 [0134] 复位优先RS触发器电路的置位端S、复位端R及输出端Q的关系满足以下真值表(表1)规定的逻辑关系，用以保证在XZD、XJC信号意外同时有效(对应R、S同时为1)时转电模块不执行转电操作。 [0135]序号 S R Q 备注 1 0 0 0 系统复位 2 0 1 0 XJC信号有效 3 1 0 1 XZD信号有效 4 1 1 0 XZD、XJC信号同时有效 [0136] 表1 [0137] 步骤4、隔离驱动电路先对驱动信号DRI进行高频振荡、变压器隔离并整流滤波及限幅处理后，得到高压固态功率管驱动信号DRI‑VH及其参考信号S‑VH、低压固态功率管驱动信号DRI‑VL及其参考信号S‑VL。隔离驱动电路再根据VH固态功率电路的高压固态功率管数量将高压固态功率管驱动信号DRI‑VH分配为DRI‑VH1、DRI‑VH2后与其参考信号S‑VH一起送入VH固态功率电路，同时根据VL固态功率电路的低压固态功率管数量将低压固态功率管驱动信号DRI‑VL分配为DRI‑VL1、DRI‑VL2后与其参考信号S‑VL一起送入VL固态功率电路。 [0138] 步骤5、VH固态功率电路和VL固态功率电路的工作过程分别为： [0139] VH固态功率电路受高压固态功率管驱动信号电压的控制，在高压固态功率管驱动信号DRI‑VH相对其参考信号S‑VH的电压超过高压MOS管门极阈值电压VGS(TH)时开通，在高压固态功率管驱动信号DRI‑VH相对其参考信号S‑VH的电压约为0V时关断，实现将高压电池正端VHIN与S‑VH连接或断开。 [0140] VL固态功率电路受低压固态功率管驱动信号电压的控制，在低压固态功率管驱动信号DRI‑VL相对其参考信号S‑VL的电压超过低压MOS管门极阈值电压VGS(TH)时开通，在低压固态功率管驱动信号DRI‑VL相对其参考信号S‑VL的电压约为0V时关断，实现将低压电池正端VLIN与S‑VL连接或断开。 [0141] 步骤6、VH电压电流检测调理电路和VL电压电流检测调理电路的工作过程分别为： [0142] 在VH固态功率电路开通时，VH电压电流检测调理电路对VH固态功率输出的信号进行调理后送至VH防反电路；同时采集高压电压信号ADV‑VH和高压电流信号ADI‑VH，并送入处理器电路，处理器电路由定时中断程序完成对高压电压信号ADV‑VH和高压电流信号ADI‑VH的采样及VH电压和电流值的计算。 [0143] 在VL固态功率电路开通时，VL电压电流检测调理电路对VL固态功率输出的信号进行调理后送至VL防反电路，同时采集低压电压信号ADV‑VL和低压电流信号ADI‑VL，并送入处理器电路；处理器电路由定时中断程序完成对低压电压信号ADV‑VL和低压电流信号ADI‑VL的采样及VL电压和电流值的计算。 [0144] 步骤7、VH防反电路和VL防反电路的工作过程分别为： [0145] VH防反电路在高压电池电压低于地面高压电源电压防止电流倒灌，而在高压电池电压高于地面高压电源电压时将后级高压供电电源无缝切换为高压电池； [0146] VL防反电路在低压电池电压低于地面低压电源电压防止电流倒灌，而在低压电池电压高于地面低压电源电压时将后级低压供电电源无缝切换为低压电池。 [0147] 步骤8、转电反馈信号调理电路对VL固态功率电路的实际通断状态进行检测，向外部监控中心反馈转电反馈信号A和转电反馈信号B，并向处理器电路发送反馈信号OD‑FK；处理器电路对反馈信号OD‑FK进行检测，并将检测结果更新到内存中对应状态位。 [0148] 当VL固态功率电路开通(即低压电池正端VLIN与S‑VL接通)时，转电反馈信号A和转电反馈信号B为接通状态，反馈信号OD‑FK为低电平；当VL固态功率电路关断(即低压电池正端VLIN与S‑VL断开)时，转电反馈信号A和转电反馈信号B为高阻状态，反馈信号OD‑FK为高电平。 [0149] 步骤9、滤波隔离电源电路由地面低压电源供电，在低压转电完成后将弹载设备的内部工作电源过渡到低压电池供电。 [0150] 步骤10、舵机电压电流检测调理电路对第一舵机的电源进行调理后送入弹载设备的第一舵机的负载，并对第二舵机的电源进行调理后送入弹载设备的第二舵机的负载；同时采集第一舵机的电压信号ADV‑DJ1、第二舵机的电压信号ADV‑DJ2、第一舵机的电流信号ADI‑DJ1和第二舵机的电流信号ADI‑DJ2，并送入处理器电路；处理器电路由定时中断程序完成对第一舵机的电压信号ADV‑DJ1、第二舵机的电压信号ADV‑DJ2、第一舵机的电流信号ADI‑DJ1和第二舵机的电流信号ADI‑DJ2的采样及DJ1、DJ2电压和电流值的计算。 [0151] 步骤11、点火电压电流检测调理电路对点火电源进行调理后送入弹载设备的点火时序控制装置；同时采集点火电压信号ADV‑DH和点火电流信号ADI‑DH，并送入处理器电路；处理器电路由定时中断程序完成对点火电压信号ADV‑DH和点火电流信号ADI‑DH的采样及DH电压和电流值的计算。 [0152] 步骤12、RS422隔离接口电路实现处理器电路SCI口与外部RS422网络的连接，按通信协议约定实现与外部监控中心的通信。 [0153] 弹载固态转电模块的处理器电路采用嵌入式前后台程序架构，其中前台为定时中断程序和SCI接收中断程序，后台为主程序。 [0154] 1)主程序，如图9所示。 [0155] 处理器电路正常复位后其程序指针会指向主程序。主程序由系统初始化部分与循环部分组成。系统初始化部分只运行一次，主要完成转电模块的硬件部分自检与处理器各外设的初始化，并包括上述的定时器初始化与SCI初始化；主程序的循环部分在处理器电路复位前无限循环，轮询处理系统任务。 [0156] 主程序轮询处理系统任务的过程如下： [0157] 步骤1、判断主程序时基是否累计完成。 [0158] 处理器电路一方面扫描转电信号隔离检测电路的OD‑ZD输出端输出的OD‑ZD信号、OD‑JC输出端输出的OD‑JC信号、以及转电反馈信号调理电路的OD‑FK输出端输出OD‑FK信号，在达到规定的时长后确认上述信号对应指令或状态有效并存入内存备用；另一方面按弹载主机指令要求的上报数据帧格式读取内存数据并整理成完整数据帧备用，并对通信时长进行累加操作。 [0159] 转电信号隔离检测电路根据转电控制信号XZD得到OD‑ZD信号，根据转电解除信号XJC得到OD‑JC信号。处理器电路判断转电控制信号XZD所对应的OD‑ZD信号和转电解除信号XJC所对应的OD‑JC信号的持续时间达到预设值：若持续时间达到预设值，则认定转电控制信号XZD或转电解除信号XJC有效，并据此控制VH固态功率电路与VL固态功率电路的接通或关断。否则，认定转电控制信号XZD或转电解除信号XJC无效。 [0160] 其中持续时间的预设值在硬件上由控制逻辑电路的第一延时滤波电路与第二延时滤波电路设定，在软件上由处理器电路的程序设定，二者设定的时间一般应在可接受的精度范围之内。 [0161] 为了消除固态功率开关漏电流的影响，在VL电压及VH电压检测计算时，软件上考虑实际转电控制输出因素。当转电控制信号XZD无效时，提高VL电压及VH电压的零电压阈值，即当电压检测结果低于某个阈值时，由软件将上报的电压检测值置为0V。 [0162] 步骤2、判断上报数据帧是否已上报完全。 [0163] 处理器电路设置一个数据帧上报字节的计数器，每上报1个字节该计数器加1，在完成整帧数据上报即成功发送完帧尾的校验字节后，计数器达到最大值，并在SCI接收中断再次成功收到弹载主机指令时对该计数器清零；若上报数据帧的过程中发生上报失败，对通信时长进行累加操作。 [0164] 步骤3、判断是否通信异常。 [0165] 处理器电路基于通信时长累加结果判断是否通信异常：若超过设定的门限则认为通信异常，设置为通信异常状态；否则，清除通信异常状态。 [0166] 通信时长由主程序时基及上报数据失败次数进行累加驱动，并且只能在SCI成功收到弹载主机指令时清零。 [0167] 2)定时中断程序，如图10所示。 [0168] 主程序在对系统初始化时，设置定时器以时间T触发定时中断，由处理器电路的中断处理系统响应定时中断，进入定时中断程序；定时中断程序按设定的时间T处理固定周期性任务。 [0169] 定时中断程序处理固定周期性任务的过程如下： [0170] 步骤1、处理器电路清除中断标识，使能下次定时中断。 [0171] 步骤2、处理器电路对ADI‑DH采样并计算DH电流值； [0172] ADI‑DH采样具体由处理器的ADC模块实现，一般在设定好的ADC工作模式下，按照启动ADC转换→等待ADC转换完成→读取ADC转换结果→将结果存入缓冲区→对缓冲区数据滤波处理的顺序，得到可用于点火电流值计算的模数转换值。接着按照模数转换值与实际物理量的系数关系，计算得到本次采样的实际点火电流。 [0173] 步骤3、处理器电路对处理阶段标识step进行递增及防溢出处理。 [0174] 处理阶段标识step用于控制不同定时周期的处理任务。本发明规定处理阶段标识step的取值范围为0～9，即共有10个处理阶段。每次定时中断对处理阶段标识step进行加1操作，并在处理阶段标识step取值大于9的时候将其置为0，此为处理阶段标识step递增及防溢出处理。 [0175] 步骤4、处理器电路根据处理阶段标识step取值分别进行各阶段任务处理。 [0176] 本发明的10个处理阶段的具体任务见表2： [0177] step取值 本阶段任务0 ADV‑VL采样并计算VL电压值 1 ADI‑VL采样并计算VL电流值 2 ADV‑VH采样并计算VH电压值 3 ADI‑VH采样并计算VH电流值 4 ADV‑DJ1采样并计算DJ1电压值 5 ADV‑DJ2采样并计算DJ2电压值 6 ADI‑DJ1采样并计算DJ1电流值 7 ADI‑DJ2采样并计算DJ2电流值 8 ADV‑DH采样并计算DH电压值 9 主程序时基处理 [0178] 表2 [0179] 处理阶段标识step取值为0～8这9个阶段的处理任务描述可以参照上述ADI‑DH采样及计算点火电流值的描述。 [0180] 处理阶段标识step取值为9的阶段中，进行主程序时基处理，具体为设置一个标识，用于通知主程序时长约10倍T的时间已到，需要进行转电命令、状态处理以及上报数据整理。点火电流的采样频率为其他电压、电流等物理量采样频率的10倍，保证了对点火电流有足够的采样率，可以有效监测点火电流的波动细节。 [0181] 3)SCI接收中断程序，如图11所示。 [0182] 主程序在对系统初始化时，按通信协议要求SCI，并使能接收中断，在收到数据后由处理器电路中断处理系统响应接收中断，进入SCI接收中断程序。 [0183] SCI接收中断程序的过程如下： [0184] 步骤1、处理器电路清除中断标识，使能下次SCI接收中断。 [0185] 步骤2、处理器电路根据通信协议判断所接收字符的意义并进行对应处理。 [0186] 通信方式由硬件电路确定为RS422，处理器周期约为12倍的T，波特率约为1Mbps，‑6通信误码率不超过1×10 ，字节校验采用奇校验，数据帧校验采用累加和校验，每字节数据格式为起始位1位、数据位8位、奇校验位1位、停止位1位，共11位。需要多字节传输时，高字节在前，低字节在后。 [0187] 所有通信采取主机发起、转电模块应答的方式进行。主机指令分为两类，一类是弹载主机指令，即为正常工作时的查询指令；另一类为调试主机指令，即为生产测试过程中的调试指令。 [0188] 弹载主机指令设置1条，由两个字节构成，第1个字节为帧头，暂定为0xAA；第2个字节为校验字节，按累加和计算结果同样为0xAA；即转电模块连续收到“0xAA、0xAA”后，即认为弹载主机下发了查询指令，需要按要求上报数据。具体上报的数据规定见表3： [0189] [0190] [0191] 表3 [0192] 调试主机指令设置多条，且为了与弹载主机指令区分开，全部由4个以上字节构成，第1个字节固定为0x55，第2个字节为本帧数据字节数，第3个字节为指令类型，最后1个字节为校验字节。具体上报的数据规定见表4： [0193] [0194] 表4 [0195] 具体弹载主机指令与调试主机指令内容及对应的指令响应要求根据上述描述很容易扩充完善，不再赘述。 [0196] 本发明使用固态功率器件及理想二极管实现转电控制，同时采用硬件逻辑电路与处理器控制输出实现转电控制指令的冗余处理，确保转电控制可靠性。此外，处理器电路配合足够的电流电压检测调理电路，实现了对转电状态的全面有效监测，并通过高速RS422通信网络实现了转电监测状态的及时上报。 [0197] 需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。 |
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