[發(fā)明專利]一種基于錯峰充電機制的高壓脈沖功率點火電路及方法

在審

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• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112523899A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 仝瑞杰;魏曉婷;徐紹帥;沈杰;張永樂
• 申請（專利權）人: 內蒙動力機械研究所
• 主分類號: F02K9/95
• 分類號: F02K9/95
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及到固體火箭發(fā)動機的全電子安全裝置工作領域，具體涉及到一種基于錯峰充電機制的高壓脈沖功率點火電路。包括MCU處理器、升壓變壓器、主電容、副電容、脈沖變壓器、電壓檢測單元及點火器，所述升壓變壓器在MCU處理器高頻作動下給主電容充電，所述電壓檢測單元通過接口直接與MCU連接轉化為可讀的電壓數(shù)值，所述陰冷極管與點火器、主電容相串聯(lián)；所述MCU處理器在需要的工況直接給低壓副電容充電，所述的脈沖變壓器在MCU處理器作用下產(chǎn)生尖峰電壓放電，所述的電壓檢測單元通過接口直接與MCU連接讀取電壓數(shù)值。采用本專利的設計方案，解決全電子安全裝置主副電容同步充電過程中無法對其各自電壓實時控制、且存在意外發(fā)火的風險問題。

技術領域

本發(fā)明涉及到固體火箭發(fā)動機的全電子安全裝置工作領域，具體涉及到一種基于錯峰充電機制的高壓脈沖功率點火電路及方法。

背景技術

傳統(tǒng)的固體火箭發(fā)動機安全裝置安全性是通過機械隔爆的方法實現(xiàn)的。由于機械式安全裝置存在體積大、質量重、活動部件大等問題。隨著電子技術高度集成，基于高壓脈沖功率的點火技術逐漸進入應用階段，全電子安全點火裝置在此基礎上應運而生。

如圖1所示，全電子安全點火裝置工作原理如下：處理器MCU在接受到解保指令后，通過變壓器向儲能電容（主電容）、觸發(fā)電容（副電容）充電。在主副電容充滿之后，當MCU接收到點火指令，副電容放電擊穿陰極管為主電容形成放電回路，最終將點火器引爆。

目前的全電子安全點火裝置在充電過程中無法同時實現(xiàn)對主副電容精確控制，僅通過檢測主電容的電壓狀態(tài)而對副電容映射，進行模糊判斷。但是當副電容存在短路、斷路狀態(tài)時，映射將引起MCU錯誤判斷。而且當前技術主副電容基本上是同步達到額定電壓，之后等待上位機系統(tǒng)的點火指令。在此期間可能出現(xiàn)副電容意外擊穿陰極管，導致主電容非正常時序下放電的風險，進而點爆點火器。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題

本發(fā)明提供一種基于錯峰充電機制的高壓脈沖功率點火電路，以實現(xiàn)對主副電容充電過程的隔離，以及同時對主副電容電壓進行實時監(jiān)測。

采用的技術方案

一種基于錯峰充電機制的高壓脈沖功率點火電路，包括MCU處理器、升壓變壓器、主電容、副電容、脈沖變壓器、電壓檢測單元及點火器，所述升壓變壓器收到MCU處理器指令給主電容充電，所述電壓檢測單元通過接口直接與MCU連接讀取電壓數(shù)值，所述陰冷極管與點火器相串聯(lián)主電容；所述脈沖變壓器直接連接MCU處理器，給副電容充電，電壓檢測單元通過接口直接與MCU連接讀取電壓數(shù)值。

一種基于錯峰充電機制的高壓脈沖功率點火方法，步驟如下：

S1：接收到解保指令后，首先為主電容充電，當主電容達到額定電壓后反饋至處理器MCU；

S2：:接收到點火指令后，處理器MCU向副電容充電。在副電容充滿之后，反饋處理器MCU；

S3：處理器MCU據(jù)此通過端口C發(fā)送脈沖信號，進行點火。

進一步地，整個周期內，處理器MCU均可通過各個回路中相應的電壓檢測單元實時監(jiān)控主副電容的狀態(tài)，避免在等待點火指令期間主副電容具備發(fā)火條件而引起的點火器意外發(fā)火。

獲得的技術效果

采用本專利的設計方案，錯峰充電機制可將主副電容充電過程隔離，在收到充電指令后首先為主電容充電，在需要點火的時候才為副電容充電，可大大提升安全性；解決全電子安全裝置主副電容同步充電過程中無法對其各自電壓無法控制、且存在意外發(fā)火的風險問題。

附圖說明

圖1：基于同步充電機制的全電子安全裝置拓撲；

圖2：基于錯峰充電機制點火電路拓撲。

具體實施方式