用于霍爾推進(jìn)器的高壓脈沖點(diǎn)火電源驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利說(shuō)明】用于霍爾推進(jìn)器的高壓脈沖點(diǎn)火電源驅(qū)動(dòng)電路
[0001] _
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明專利涉及一種適用于霍爾推進(jìn)器高壓脈沖電源的驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種具有大功率、高可靠的脈沖點(diǎn)火電源系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]霍爾推進(jìn)器是一種具有高比沖，高效率的及高可靠性的推進(jìn)裝置，廣泛的用于衛(wèi)星姿態(tài)控制，軌道修正轉(zhuǎn)移，動(dòng)力補(bǔ)償?shù)群教旌娇疹I(lǐng)域，特別是對(duì)于控制精度要求比較高的飛行器，具有不可替代的作用，是未來(lái)的航天器的主力推進(jìn)裝置。而適用于該推力器的電源控制單元PPU (Power Processing Unit)則是推進(jìn)器的主要部件之一。
[0005]由于PTO是由不同的供電模塊組合而成，其中為霍爾推進(jìn)器陰極點(diǎn)火提供電源的陰極電源模塊由于電壓高，脈沖持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)而成為PPU研究的其中一項(xiàng)難點(diǎn)技術(shù)。目前歐洲空天局，美國(guó)航天局都研發(fā)了不同功率，不同拓?fù)涞狞c(diǎn)火電源，其壽命和效率已經(jīng)達(dá)到較高的程度，并且已經(jīng)應(yīng)用于空間飛行器上。在我國(guó)該項(xiàng)技術(shù)還處于研究開發(fā)階段，尚無(wú)應(yīng)用成功的先例。點(diǎn)火系統(tǒng)要求將350V高壓直流電源轉(zhuǎn)化為頻率為100赫茲，占空比為5%的低頻脈沖，用來(lái)給霍爾推進(jìn)器點(diǎn)火工作提供電源，由于工作頻率較低，導(dǎo)通時(shí)間較長(zhǎng)，如果使用傳統(tǒng)的變壓器驅(qū)動(dòng)技術(shù)，為了使得在低頻下變壓器能夠正常工作并且不飽和，其體積必然巨大，笨重，且輸出波形會(huì)嚴(yán)重失真變形。另外，變壓器較大的體積會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的EMI，干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
[0006]因此，必須尋找合適的方法解決低頻工況下變壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的設(shè)計(jì)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明本發(fā)明專利提出的間歇高頻脈沖驅(qū)動(dòng)電路旨在解決低頻下驅(qū)動(dòng)變壓器體積過(guò)大，波形失真以及強(qiáng)烈EMI問(wèn)題，有效地提高了電推進(jìn)器點(diǎn)火電源系統(tǒng)的工作可靠性。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于霍爾推進(jìn)器的點(diǎn)火電源驅(qū)動(dòng)電路，其對(duì)所述霍爾推進(jìn)器的陰極點(diǎn)火電源進(jìn)行點(diǎn)火，包括:低頻驅(qū)動(dòng)模塊，其形成低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波為所述點(diǎn)火電源的工作脈沖；高頻斬波模塊，其形成高頻脈沖驅(qū)動(dòng)波；及隔離驅(qū)動(dòng)變壓器模塊，其隔離所述驅(qū)動(dòng)電路與所述點(diǎn)火電源，并根據(jù)所述高頻斬波模塊的信號(hào)形成高壓脈沖對(duì)所述電源進(jìn)行點(diǎn)火。所述低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波的高電平控制所述高頻斬波模塊的工作。
[0009]一些實(shí)施例中，在所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊開通時(shí)，所述高頻斬波模塊工作以產(chǎn)生所述高頻脈沖驅(qū)動(dòng)波；并且當(dāng)所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷時(shí)，所述高頻斬波模塊停止工作，從而以所述高頻脈沖驅(qū)動(dòng)波的頻率輸出電平以通過(guò)所述隔離驅(qū)動(dòng)變壓器形成所述高壓脈沖。
[0010]一些實(shí)施例中，所述低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波的頻率和占空比與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出脈沖一致。
[0011]一些實(shí)施例中，所述低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波為100赫茲，占空比為5%。
[0012]一些實(shí)施例中，所述高頻斬波模塊形成的所述高頻脈沖驅(qū)動(dòng)波的頻率為可調(diào)。
[0013]一些實(shí)施例中，一個(gè)工作周期內(nèi)，所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊開通的時(shí)間小于所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷的時(shí)間。
[0014]一些實(shí)施例中，所述一個(gè)工作周期100ms，其中所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊開通的時(shí)間為5ms，而所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷的時(shí)間為95ms。
[0015]一些實(shí)施例中，所述低頻驅(qū)動(dòng)電路為由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
[0016]一些實(shí)施例中，所述高頻斬波模塊為由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，設(shè)置充電電容C和充電電阻R將其開關(guān)頻率設(shè)置在高頻模式。
[0017]一些實(shí)施例中，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器模塊包括高頻驅(qū)動(dòng)變壓器，復(fù)位電容，驅(qū)動(dòng)電阻和平滑電容構(gòu)成的，其中所述平滑電容將離散的高頻驅(qū)動(dòng)波形平滑為連續(xù)的連續(xù)波形。
[0018]本發(fā)明專利所提供的解決方案是將驅(qū)動(dòng)脈沖中的高電平段進(jìn)行高頻化，即在傳統(tǒng)的低頻脈沖驅(qū)動(dòng)芯片之外再引入一塊高頻脈沖驅(qū)動(dòng)芯片，兩塊芯片一主一次交替工作，低頻芯片為王芯片，聞?lì)l芯片為次芯片，王芯片工作后啟動(dòng)次芯片工作，關(guān)斷后次芯片也冋時(shí)關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)開通過(guò)程的高頻化，這樣可以利用常見的高頻變壓隔離驅(qū)動(dòng)電路，在驅(qū)動(dòng)電路的次級(jí)再加入一個(gè)保持電容，可以實(shí)現(xiàn)高頻PWM驅(qū)動(dòng)波基本無(wú)脈動(dòng)。這種設(shè)計(jì)的好處是可以明顯地降低變壓器體積，減少波形失真，提高點(diǎn)火電源的可靠性。
[0019]結(jié)合附圖，根據(jù)下文的通過(guò)示例說(shuō)明本發(fā)明主旨的描述可清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。
[0020]
【附圖說(shuō)明】
[0021]通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
圖1為霍爾點(diǎn)火電源間歇高頻驅(qū)動(dòng)的控制框圖；
圖2為霍爾點(diǎn)火電源間歇高頻驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖；
圖3霍爾點(diǎn)火電源原邊驅(qū)動(dòng)波形圖。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023]參見示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對(duì)尺寸。
[0024]應(yīng)理解，本發(fā)明的描述/圖示為單個(gè)單元的部分可存在于兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理上獨(dú)立但合作實(shí)現(xiàn)所描述/圖示之功能的實(shí)體。此外，描述/圖示為兩個(gè)或兩個(gè)以上物理上獨(dú)立的部分可集成入一個(gè)單獨(dú)的物理上實(shí)體以進(jìn)行所描述/圖示的功能。
[0025]現(xiàn)通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0026]陰極點(diǎn)火電源主要用來(lái)給霍爾電推進(jìn)器在啟動(dòng)時(shí)提供能量，其要求將350V高壓直流電源轉(zhuǎn)化為頻率為100赫茲，占空比為5%的低頻脈沖，并且在開通期間能夠?yàn)樨?fù)載提供不小于0.5A的電流。直流額定輸入100V電壓源通過(guò)反激變換器升到350V高壓直流，輸出電壓采用單環(huán)比例控制，使得輸出穩(wěn)定在正負(fù)5%以內(nèi)，再通過(guò)點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化為100赫茲的低頻脈沖。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的用于霍爾推進(jìn)器的點(diǎn)火電源驅(qū)動(dòng)電路，其對(duì)所述霍爾推進(jìn)器的陰極點(diǎn)火電源進(jìn)行點(diǎn)火，包括低頻驅(qū)動(dòng)模塊，其形成低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波為所述點(diǎn)火電源的工作脈沖。
[0028]如前所述，低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波主要是用來(lái)產(chǎn)生工作脈沖，其頻率和占空比和輸出脈沖一致。本實(shí)施例中，由于陰極點(diǎn)火電源要求將350V高壓直流電源轉(zhuǎn)化為頻率為100赫茲，占空比為5%的低頻脈沖，因此所述低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波為100赫茲，占空比為5%的低頻脈沖。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的用于霍爾推進(jìn)器的點(diǎn)火電源驅(qū)動(dòng)電路還包括高頻斬波模塊，其形成高頻脈沖驅(qū)動(dòng)波。所述高頻脈沖驅(qū)動(dòng)波的頻率可調(diào)。本實(shí)施例中，頻率設(shè)置在50K赫茲。
[0030]現(xiàn)參考圖1詳細(xì)描述低頻驅(qū)動(dòng)模塊和所述高頻斬波模塊的配置。所述低頻脈沖驅(qū)動(dòng)波的高電平控制所述高頻斬波模塊的工作。具體地，在所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊開通時(shí)，所述高頻斬波模塊工作以產(chǎn)生所述高頻脈沖驅(qū)動(dòng)波；并且當(dāng)所述低頻驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷時(shí)，所述高頻斬波模塊停止工作，從而