[實用新型]貯能式鈍感火工品驅動電路

有效

• 申請號: 201320759109.4
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN203660672U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 陳曦;張洪源;曹雷團;吳強;賈睿
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00;F42D1/045
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本實用新型為一種貯能式鈍感火工品驅動電路。通過貯能輸出脈沖大電流，用于引爆鈍感火工品。

背景技術

在航天等大型系統中，常常需要控制電路引爆火工品，以在規定的時序完成各種規定的爆炸、分離動作。為了確保安全性，廣泛使用鈍感火工品，鈍感火工品發火電流很大，一般每只鈍感火工品需要6A～10A左右持續200ms左右的電流。為了提供足夠大電流以驅動火工品，傳統的火工品驅動電路使用功率電池。

單位質量電池能所輸出的功率即功率密度，一般不超過500W/kg，希望能對其進行提高。此外，對于測試性，激活式功率電池僅能使用一次，而可充式功率電池的容量也會隨充電次數增加而下降。因此，在產品測試中無法使用產品本身配套的功率電池，而只能使用穩壓電源進行模擬，從而為系統增加了不可測試項目。

實用新型內容

本實用新型提出了一種貯能式鈍感火工品驅動電路。相對于傳統的使用功率電池的方案，可減輕設備質量，并改善系統測試性。

本實用新型是一種貯能式鈍感火工品驅動電路，通過貯能輸出脈沖大電流，用于引爆鈍感火工品；其中，采用法拉電容作為儲能元件。

如上所述的貯能式鈍感火工品驅動電路，其中，串并聯多個法拉電容，組成法拉電容網絡。

如上所述的貯能式鈍感火工品驅動電路，其中，法拉電容網絡由M×N只電容組成，每M只并聯為一排，總計由N排串聯。

如上所述的貯能式鈍感火工品驅動電路，其中，M與N的選取滿足以下約束：

（1）電容組需在單個電容失效的情況下不被擊穿，應滿足以下公式：

V_cN(1-1/M)≥V

其中，法拉電容耐壓V_c、火工品電源母線電壓V；

（2）電容組由于電容內阻和電容容量造成的壓降滿足：

NQMC+DSRMNImax≤ΔV]]>

其中，火工品最大驅動電流I_max、火工品驅動總電量Q、每只法拉電容的容量C、法拉電容內阻為DSR、指定的可允許的最大壓降值ΔV；

選擇滿足上述約束且使M×N最小的M和N。

本實用新型提出了一種貯能式鈍感火工品驅動電路，不使用功率電池，而使用法拉電容緩慢貯存電能，并在需要驅動火工品的時刻將貯存的電能集中釋放。相比于傳統方案有以下兩個優點：第一、減輕設備重量。火工品驅動能力的指標是輸出功率。單位質量電池能所輸出的功率，即功率密度，一般不超過500W/kg，而法拉電容的功率密度高達1000～10000W/kg，因此法拉電容對于短時間輸出大電流的應用具有明顯優勢。第二、改善測試性。法拉電容沒有充放電次數的限制，因此可以在系統測試中反復使用，可消除不可測試項目，提高可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。

本實用新型使用法拉電容貯存電能，在需要驅動火工品時集中釋放。使用法拉電容的串并聯實現規定的電壓、驅動電流和可靠性。

a)法拉電容貯能：

本實用新型使用法拉電容貯存電能。鈍感火工品所需的驅動電流較大。法拉電容的驅動能力受到電容容量和內阻兩方面限制。電容容量有限會導致法拉電容在放電時兩端電壓由于貯存電能的減少而下降；而直流電阻也會導致放電時一部分電壓損失在法拉電容內阻上。在這兩個因素中，后者是主要的。因此法拉電容應使用占用單位電路板面積條件下內阻盡可能小的器件。

b)電容組串并聯：

法拉電容單體容量一般不超過3.0V，需要通過串并聯組成法拉電容組，以實現規定耐壓，提高可靠性。在串并聯設計中，本技術方案使用以下約束：第一、驅動能力約束；第二、考慮單個電容失效的電容組耐壓約束。

一個具體的設計方式如下所述：

a)準備設計輸入參數：

明確火工品電源母線電壓V，火工品發火所需的最低電源母線電壓降V_min。