一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路 |
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| 申请号 | CN202311763800.4 | 申请日 | 2023-12-20 | 公开(公告)号 | CN117663922A | 公开(公告)日 | 2024-03-08 |
| 申请人 | 贵州航天电子科技有限公司; | 发明人 | 胡英主; 尤达; 陈小波; 秦术; 郑维海; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种基于无稳态 电路 的直列式引信高压起爆电路，包括两个相同的高压起爆组件，高压起爆组件由时基电路、 鉴别 电路、 脉宽调制 电路、点火控制电路、线性稳压电源、动态 开关 电路、高压变换器、分压电路、起爆电路和 触发电路 构成；脉宽调制电路的输入端与时基电路、鉴别电路、点火控制电路和分压电路分别连接，输出端与动态开关电路连接；高压变换器输出端与动态开关电路和起爆电路分别连接；起爆电路的输出端与分压电路连接；触发电路的输入端和输出端分别与点火控制电路和起爆电路连接。本发明简单实用、外形尺寸较小、元器件较少，成本较低、可靠度较高、通用性好、抗干扰能 力 强、有较高的使用价值；采取冗余设计，提高可靠性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路，其特征在于：包括两个相同的高压起爆组件，所述高压起爆组件由时基电路、鉴别电路、脉宽调制电路、点火控制电路、线性稳压电源、动态开关电路、高压变换器、分压电路、起爆电路和触发电路构成； |
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| 说明书全文 | 一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路技术领域[0001] 本发明涉及引信系统领域，具体涉及一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路。 背景技术[0002] 未来战争对引信系统的可靠性、安全性要求越来越高，直列式引信相对于传统机械引信和机电引信，具有高可靠性、高安全性和可测试性。目前，直列式引信通常采用单套高压起爆电路，因此存在任意一种关键器件失效则会导致整个直列式引信失效的风险；而且直列式引信在一些具有高温、高过载的特殊环境或者需要较远距离点火时，需要将起爆组件与安全控制组件分开，并采用双高压起爆组件提高引信可靠性，安控组件与起爆组件通过电缆传输点火、升压、反馈等信号，采取的技术方案有：1)安控组件产生的动态频率信号通过电缆传输后直接驱动高压起爆组件动态开关，反馈信号、点火信号通过模拟信号传输；2)安控组件产生的动态频率信号通过电缆传输后通过高压起爆组件软件识别，软件识别后再驱动动态开关，点火信号通过软件编码传输。 [0003] 为了解决单套高压起爆电路存在的缺陷，及在特殊应用环境下，需将起爆组件与安全控制组件进行独立设计的问题，公开号为CN107478112A的中国专利公开了一种高可靠直列式引信及其控制方法，该方案包括有安控组件、高压起爆组件和脉冲放电回路；高压起爆组件通过与安控组件电连接；高压起爆组件与脉冲放电回路电连接；安控组件同时并联两组高压起爆组件。该方案采用安控组件分别独立控制两组高压起爆组件，通过双套冗余设计，能够降低单一引信器件故障导致引信系统整体失效的风险；虽然该方案将高压起爆组件与安控组件分开独立，符合引信安全性设计、适应特殊的应用环境以及提高了测试性，但该高压起爆组件的设计没有完全成为通用级部件，无法在脱离安全控制组件的情况下进行安全性能测试，还未完全将起爆组件做成一个具有独立功能的部件级通用组件；使用软件控制的高压起爆组件虽然可拓展性较好，可以实现功能更改、故障锁定，但起爆组件通用测试性较低，且不同引信起爆组件通信协议不同，不具有通用性，不利于通用化、模块化和低成本设计。 [0004] 如果高压起爆组件设置有能隔断能量的动态能量开关，但动态频率信号远距离传输时会产生波形畸变，直接驱动动态开关会导致其损耗增大或漏源极波形峰值超出器件耐受范围，易损坏动态开关；如果使用耐压高的动态开关，体积大、成本高，不利于实现低成本和小型化设计。 发明内容[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路。 [0006] 本发明通过以下技术方案得以实现。 [0007] 一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路，包括两个相同的高压起爆组件，所述高压起爆组件由时基电路、鉴别电路、脉宽调制电路、点火控制电路、线性稳压电源、动态开关电路、高压变换器、分压电路、起爆电路和触发电路构成； [0008] 所述脉宽调制电路的输入端与时基电路、鉴别电路、点火控制电路和分压电路分别连接，输出端与动态开关电路连接； [0009] 所述高压变换器输出端与动态开关电路和起爆电路分别连接； [0010] 所述起爆电路的输出端与分压电路连接； [0011] 所述触发电路的输入端和输出端分别与点火控制电路和起爆电路连接； [0012] 所述线性稳压电源和高压变换器与电源正分别连接； [0013] 所述点火控制电路与点火信号连接； [0014] 所述动态开关电路与电源负连接； [0016] 所述鉴别电路与动态频率信号连接； [0017] 所述线性稳压电源向时基电路、鉴别电路、脉宽调制电路和点火控制电路分别提供供电电压。 [0019] 所述动态开关电路为N沟道场效应管。 [0020] 所述高压变换器为平面磁芯ER系列高频变压器。 [0021] 所述起爆电路由高压脉冲电容器、冲击片雷管和场控晶闸管组成，所述高压脉冲电容器的一端与冲击片雷管的一端连接，另一端与场控晶闸管的一端连接，所述冲击片雷管的另一端与场控晶闸管的另一端连接。 [0022] 所述脉宽调制电路包括低功耗、低失调电压比较器，与所述低功耗、低失调电压比较器连接的反馈电路。 [0023] 所述点火控制电路为低功耗双电压比较器。 [0024] 本发明的有益效果在于： [0027] 3、本发明采取冗余设计，提高可靠性，且单个高压起爆组件可作为一个独立模块； [0028] 4、本发明的电路保护措施设计完善，外部输入的动态频率信号异常持续高电平时或低电平时不会升压且不会损坏动态开关；在动态开关频率不关闭的条件下，可进行连续放电； [0032] 图1为本发明的基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路的原理图。 具体实施方式[0033] 下面结合附图和实施例进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述： [0034] 如图1所示为本发明的一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路的原理图，一种基于无稳态电路的直列式引信高压起爆电路，包括两个相同的高压起爆组件，所述高压起爆组件由时基电路、鉴别电路、脉宽调制电路、点火控制电路、线性稳压电源、动态开关电路、高压变换器、分压电路、起爆电路和触发电路构成； [0035] 所述时基电路的频率设定为69kHz，抖动频率为±2kHz，时基电路在无稳态工作模式下产生锯齿波信号； [0036] 技术效果：采用时基电路产生的锯齿波波形幅值相较于普通的电源控制芯片的锯齿波幅值高，即高低电平相差大，噪声容限大，低电平幅值相对于低电位较高，抗干扰能力强。 [0037] 所述脉宽调制电路的输入端与时基电路、鉴别电路、点火控制电路和分压电路分别连接，输出端与动态开关电路连接； [0038] 所述高压变换器输出端与动态开关电路和起爆电路分别连接； [0039] 所述起爆电路的输出端与分压电路连接； [0040] 工作原理及技术效果：起爆电路中的高压脉冲电容器输出的电压经过分压电路进行分压，使分压电路产生调制电压信号和反馈电压信号，调制电压信号输入至脉宽调制电路，产生的反馈电压信号与外部安控组件连接。 [0041] 所述触发电路的输入端和输出端分别与点火控制电路和起爆电路连接； [0042] 工作原理及技术效果：触发电路使用驱动器电路组成，在接收到点火控制电路输出的脉冲信号后将信号转换为方波信号。触发电路能够将点火控制电路的脉冲输出信号变换为上升时间小于100ns的方波驱动信号。 [0043] 所述线性稳压电源和高压变换器与电源正分别连接； [0044] 所述点火控制电路与点火信号连接； [0045] 所述动态开关电路与电源负连接； [0046] 所述分压电路输出端产生调制电压信号和反馈电压信号； [0047] 工作原理及技术效果：分压电路输出的两路反馈电压信号，一路通过连接电缆送至安全控制组件，一路送至高压起爆电路进行反馈控制，使输出电压稳定。高压起爆组件内部设置的分压电路产生的反馈电压信号经连接电缆送出，外部安全控制组件能够根据反馈电压灵活的控制高压起爆模块组件的输出电压，高压起爆组件能够做成通用化电路。 [0048] 所述鉴别电路与动态频率信号连接； [0049] 所述线性稳压电源向时基电路、鉴别电路、脉宽调制电路和点火控制电路分别提供供电电压； [0050] 技术效果：根据内部电路的需要，输出多路不同的直流电压值；反应速度快，输出纹波较小，工作时产生的噪声低。 [0051] 所述鉴别电路由微分电路、运算放大器和启动电路组成，所述微分电路后面依次连接有运算放大器和启动电路； [0052] 工作原理及技术效果：动态频率信号经过微分电路和运算放大器调制后生成的信号，该信号通过启动电路输入至脉宽调制电路，启动电路使脉宽调制电路输出的方波信号从0％占空比缓慢增大到脉宽调制电路的低功耗、低失调电压比较器设定的最大占空比，达到降低高压变换器工作启动电流的效果。 [0053] 所述动态开关电路为N沟道场效应管； [0054] 技术效果：起爆电路在高压起爆时进行动态能量隔离。 [0055] 所述高压变换器为平面磁芯ER系列高频变压器； [0056] 使用平面磁芯ER系列高频变压器具有损耗小，输出功率大，工作频率宽，温升低，性能稳定，体积小，重量轻等优点。 [0057] 所述起爆电路由高压脉冲电容器、冲击片雷管和场控晶闸管组成，所述高压脉冲电容器的一端与冲击片雷管的一端连接，另一端与场控晶闸管的一端连接，所述冲击片雷管的另一端与场控晶闸管的另一端连接； [0058] 技术效果：高压脉冲电容器能够存储和释放高压脉冲电荷，在放电时能产生较高电压脉冲，存储时能保持电荷的稳定性，并且该电容器能承受较高电压。 [0059] 所述脉宽调制电路由低功耗、低失调电压比较器和反馈电路组成，所述脉宽调制电路包括低功耗、低失调电压比较器，与所述低功耗、低失调电压比较器连接的反馈电路； [0060] 工作原理及技术效果：脉宽调制电路中的低功耗、低失调电压比较器具有过压保护功能，在有外部安控组件参与反馈控制时，该比较器不工作，在外部安控组件失去反馈电压信号控制时，该比较器开始工作并持续输出稳定电压；通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的幅度。在脉宽调制电路中首先经过低功耗、低失调电压比较器，将时基电路的锯齿波信号与占空比鉴别后的信号比较得到一个调制信号，调制信号再与分压网络分压后的信号进行比较，最后得到驱动高压变换器的方波驱动信号，方波信号与低功耗、低失调电压比较器设定的电压值进行比较，如果反馈电压大于该比较器设定的电压值，该比较器输出低电平，动态开关电路不导通，高压变换器停止工作，反馈电压低于该比较器设定的电压值时，该比较器输出高电平，动态开关电路导通，高压变换器工作，动态开关电路循环往复开断，使高压变换器输出稳定的电压。 [0061] 所述点火控制电路为低功耗双电压比较器； [0062] 工作原理及技术效果：当低功耗双电压比较器接收的点火信号幅值大于低功耗双电压比较器设定的比较幅值后，低功耗双电压比较器输出两个低电平脉冲信号，一个低电平脉冲信号输入到触发电路进行整形，另外一个低电平脉冲信号输入到脉宽调制电路中，使脉宽调制电路的调制电路信号变为低电平，使得起爆电路的高压脉冲电容器在放电瞬间关闭高压变换器输出，待高压脉冲电容器放电完成后高压变换器恢复工作并重新输出电压，达到保护放电单元的效果，避免放电的同时高压变换器工作在短路状态。 [0063] 本发明的工作原理：高压起爆组件Ⅰ或高压起爆组件Ⅱ的电源正和电源负接通后，时基电路在无稳态工作模式时产生锯齿波信号，并输入至脉宽调制电路，鉴别电路接收动态频率信号，经过鉴别电路识别的动态频率信号输入至脉宽调制电路，脉宽调制电路将锯齿波信号和动态频率信号经过脉宽调制电路的反馈电路调制后产生方波信号，方波信号驱动动态开关电路导通，使高压变换器升压，并通过反馈电路使高压变换器升压后的最高电压值维持在设定的电压值，高压变换器产生的高压给起爆电路中的高压脉冲电容器进行充电；当点火控制电路接收的点火信号幅值大于其设定的比较幅值后，点火控制电路输出低电平脉冲信号，点火控制电路输出的脉冲信号输入到触发电路，触发电路将脉冲信号整形后驱动场控晶闸管快速导通，使高压脉冲电容器完成放电起爆。 |
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