El módulo de protección multifuncional desempeña un papel fundamental en la seguridad del módulo de potencia del misil. Las diferentes funciones de protección tienen sus propios principios de funcionamiento y cooperan entre sí para garantizar el funcionamiento estable del sistema de potencia del misil. A continuación, se presenta una introducción detallada:

1. Principio de funcionamiento de la protección contra sobretensión:

• Detección de voltaje:

Los módulos de protección multifuncionales suelen utilizar sensores de tensión (como redes de resistencias divisorias de tensión, transformadores de tensión, etc.) para monitorizar la tensión de entrada o salida del módulo de potencia del misil en tiempo real. Estos sensores convierten la alta tensión en señales de baja tensión, aptas para su procesamiento por el circuito interno del módulo de protección. Por ejemplo, la alta tensión de entrada se reduce proporcionalmente mediante la red de resistencias divisorias de tensión, y luego la señal de tensión reducida se transmite al circuito de procesamiento de señales subsiguiente.

• Sentencia de comparación:

El circuito de procesamiento de señales compara la señal de voltaje detectada con el umbral de sobretensión preestablecido. Este umbral se determina según el rango de voltaje de funcionamiento seguro del equipo a bordo del misil y los parámetros de rendimiento del módulo de potencia. El comparador determinará si el voltaje de detección supera el umbral y, de ser así, emitirá una señal de disparo.

• Acción de protección:

Al recibir la señal de disparo, el circuito de ejecución de protección tomará las medidas correspondientes. Los modos de acción comunes incluyen controlar el tubo de conmutación (como un MOSFET, un IGBT, etc.) para cortar la entrada o salida de energía, o reducir la tensión de salida mediante el ajuste del circuito. Por ejemplo, se controla la tensión de compuerta del MOSFET para que corte la salida de energía y así evitar que un voltaje excesivo dañe el equipo del misil.

2. Principio de funcionamiento de la protección contra sobrecorriente:

• Detección de corriente:

Utilice sensores de corriente (como sensores de corriente Hall, resistencias de muestreo, etc.) para medir la corriente de salida del módulo de potencia. La resistencia de muestreo convierte la corriente en una señal de tensión, y el sensor de corriente Hall obtiene información de la corriente detectando cambios en el campo magnético. Estas señales de corriente se transmiten al procesador de señales del módulo de protección.

• Procesamiento y evaluación de señales:

El circuito de procesamiento de señales amplifica y filtra la señal de corriente, comparándola con el umbral de sobrecorriente establecido. El umbral de sobrecorriente se ajusta considerando la corriente nominal del módulo de potencia y el rango de corriente de funcionamiento normal del equipo a bordo del misil. Si la corriente detectada supera el umbral, el comparador emite una señal de disparo.

• Ejecución de protección:

El circuito de ejecución de protección toma medidas según la señal de disparo. Puede cortar la salida de potencia controlando el tubo de conmutación o adoptar medidas de limitación de corriente, como ajustar el ciclo de trabajo de la fuente de alimentación conmutada, para reducir la corriente de salida a un rango seguro. Por ejemplo, en algunas fuentes de alimentación conmutadas, al detectarse una sobrecorriente, el tiempo de activación del tubo de conmutación se ajusta controlando el chip para reducir la corriente de salida.

3. Principio de funcionamiento de la protección contra cortocircuitos:

• Detección de cortocircuito:

Determine si se produce un cortocircuito detectando las variaciones de tensión y corriente en la salida de la fuente de alimentación. Cuando se produce un cortocircuito en la salida, la corriente aumenta bruscamente y la tensión disminuye rápidamente. El módulo de protección utiliza circuitos de detección de corriente y tensión de respuesta rápida para capturar estos cambios. Por ejemplo, se utiliza un comparador de alta velocidad y un circuito de muestreo para monitorizar la velocidad de variación de la tensión y la corriente de salida en tiempo real.

• Juicio y Desencadenamiento:

Si se detecta un aumento repentino de la corriente y una caída rápida de la tensión hasta cierto punto, se considera que se ha producido un cortocircuito y el circuito de protección se activa inmediatamente. La velocidad de activación de la protección contra cortocircuitos es muy rápida, generalmente en microsegundos, para evitar daños graves a la fuente de alimentación y al equipo causados por la corriente de cortocircuito.

• Acción de protección:

El circuito de ejecución de protección corta rápidamente la salida de energía, generalmente controlando el tubo de conmutación de alta velocidad para que se apague instantáneamente y así evitar el flujo continuo de corriente de cortocircuito. Al mismo tiempo, algunos módulos de protección también envían señales de indicación de falla de cortocircuito para que el problema pueda localizarse rápidamente durante el mantenimiento posterior.

4. Principio de funcionamiento de la protección contra sobretemperatura:

• Detección de temperatura:

Utilice sensores de temperatura (como termistores, termopares, etc.) para monitorizar la temperatura del módulo de potencia. La resistencia de los termistores varía con la temperatura, y los termopares generan un potencial termoeléctrico relacionado con la temperatura. Estas señales de temperatura se transmiten al circuito de procesamiento de señales del módulo de protección.

• Procesamiento y comparación de señales:

El circuito de procesamiento de señales amplifica, convierte y procesa la señal de temperatura, y la compara con el umbral de sobretemperatura establecido. Este umbral se determina en función de la capacidad de disipación de calor del módulo de potencia y la temperatura de tolerancia de los componentes. Cuando la temperatura detectada supera el umbral, el comparador emite una señal de disparo.

• Acción de protección:

El circuito de ejecución de protección toma medidas según la señal de disparo. Puede reducir la potencia de salida del módulo de potencia, por ejemplo, ajustando la frecuencia de operación o el ciclo de trabajo de la fuente de alimentación conmutada para reducir el calentamiento del módulo; o cortar directamente la salida de potencia para evitar que la temperatura siga aumentando y cause daños permanentes al módulo. Al mismo tiempo, algunos módulos de protección restablecen automáticamente la alimentación cuando la temperatura desciende a un rango seguro.

5. Principio de funcionamiento de la protección contra subtensión:

• Monitoreo de voltaje:

Similar a la protección contra sobretensión, la tensión de entrada del módulo de potencia se monitoriza en tiempo real mediante un sensor de tensión. La señal de tensión detectada se transmite al circuito de procesamiento de señales para su procesamiento.

• Sentencia de comparación:

El circuito de procesamiento de señales compara la señal de voltaje detectada con el umbral de subtensión establecido. Este umbral se determina con base en el voltaje mínimo al cual el equipo a bordo del misil puede funcionar con normalidad. Si el voltaje de detección es inferior al umbral, el comparador emite una señal de disparo.

• Acción de protección:

Tras recibir la señal de activación, el circuito de protección corta la alimentación para evitar que el equipo a bordo funcione de forma anormal debido a un voltaje de entrada demasiado bajo, como errores de lógica del chip o fallos de arranque. Una vez que el voltaje de entrada vuelve a la normalidad, el módulo de protección puede restablecer la alimentación de forma automática o manual según las condiciones establecidas.

6. Principio de funcionamiento de la protección de conexión inversa:

• Detección de polaridad:

La polaridad de la entrada de alimentación se detecta mediante un circuito compuesto por componentes como diodos y MOSFET. Por ejemplo, al utilizar la conductividad unidireccional del diodo, cuando la polaridad de alimentación es correcta, el diodo se activa y la entrada de alimentación es normal; cuando la polaridad de alimentación está invertida, el diodo se corta para evitar que la corriente fluya en sentido inverso.

• Ejecución de protección:

Si se detecta una inversión de polaridad, el circuito de protección tomará medidas para evitar que la corriente inversa dañe el módulo de potencia y otros dispositivos. Además de aprovechar las características de conducción unidireccional del diodo, la entrada de potencia también puede cortarse controlando la tensión de compuerta del MOSFET para garantizar la seguridad del circuito. En algunos diseños, al restablecerse la polaridad, el módulo de protección puede reanudar automáticamente su funcionamiento normal.