[发明专利]一种用于脉冲等离子体推力器的电路

说明书

技术领域

本技术属于电推进领域，涉及一种用于脉冲等离子体推力器的电路，具体涉及自动控制等电路技术。

背景技术

电推进等空间用微小推力发动机技术在航天领域应用广泛。由于空间应用的推力器要求比冲高，质量小，对推力器的设计带来很大困难。脉冲等离子体推力器的电源处理单元占推力器质量的绝大部分，推力器的性能也跟电路的特点密切相关。现阶段的研究成果有利用反击式开关变换器产生高压的电路，这种电路较为复杂，点火控制不精确。具体参见《40J脉冲等离子体推力器性能研究》，胡宗森，2002.6。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将卫星上低压直流变换为高压脉冲，对储能电容充电，并引入反馈控制电压的用于脉冲等离子体推力器的电路，包括点火电路，储能电路和控制电路。

点火电路用来将卫星母线电源(V1)变换为高压脉冲对点火电容(C1)充电，在接收到点火信号后对火花塞放电；

储能电路用来将卫星母线电源(V1)变换为高压脉冲对储能电容(C2)充电；

控制电路用来发出斩波信号进行电压变换，监测点火电路中的点火电容(C1)和储能电路中的储能电容(C2)的电压并发出点火信号。

所述点火电路包括脉冲变压器(T1)与(T2)，开关晶体管(Q1)与(Q2)，点火电容(C1)，钳位二极管(D1)与(D5)、束流二极管(D2)、气体放电管(a)与(b)，分压电阻(R1)、采样电阻(R2)和火花塞；其中，卫星母线电源(V1)为低压直流电源，卫星母线电源(V1)与脉冲变压器(T1)初级线圈和开关晶体管(Q1)串联，脉冲变压器(T1)次级线圈与钳位二极管(D1)和点火电容(C1)串联，分压电阻(R1)和采样电阻(R2)串联后与点火电容(C1)并联，钳位二极管(D5)与气体放电管(a)、气体放电管(b)、火花塞串联后与点火电容(C1)并联，分压电阻(R1)和采样电阻(R2)连接点引出采样电压；卫星母线电源(V1)与脉冲变压器(T2)初级线圈和开关晶体管(Q2)串联，脉冲变压器(T2)次级线圈与束流二极管(D2)和气体放电管(a)串联。

储能电路包括脉冲变压器(T3)，开关晶体管(Q3)，钳位二极管(D3)、(D4)，储能电容(C2)，分压电阻(R3)、采样电阻(R4)、限流电阻(R5)和气体放电管(c)；卫星母线电源(V1)与脉冲变压器(T3)初级线圈和开关晶体管(Q3)串联，脉冲变压器(T3)次级线圈与钳位二极管(D3)和储能电容(C2)串联，分压电阻(R3)与采样电阻(R4)串联后与储能电容(C2)并联，气体放电管(c)与限流电阻(R5)串联后与储能电容(C2)并联，钳位二极管(D4)与储能电容(C2)并联，分压电阻(R3)与采样电阻(R4)的连接点引出采样电压。

控制电路包括ATmega16型单片机，电压比较器(U 1)、(U2)，稳压管(D6)、(D7)，电位器(R6)、(R7)，限流电阻(R8)、分压电阻(R9)、(R10)、(R11)、限流电阻(R12)，驱动三极管(Q4)、(Q5)、(Q6)，控制信号电源(V2)和标准直流电源(V3)。其中，电压比较器(U1)负输入端接电位器(R6)，正输入端与点火电路中分压电阻(R1)、采样电阻(R2)连接点连接；电压比较器(U1)输出端串联限流电阻(R8)和稳压管(D6)，稳压管(D6)两端引出电压接单片机输入引脚(8)；电压比较器(U2)负输入端接电位器(R7)，正输入端与储能电路中分压电阻(R3)、采样电阻(R4)的连接点连接；电压比较器(U2)输出端串联限流电阻(R12)和稳压管(D7)，稳压管(D7)两端引出电压接单片机输入引脚(4)；电压比较器(U1)和电压比较器(U2)使用标准直流电源(V3)供电，标准直流电源(V3)并联在电位器(R6)、(R7)两端；单片机使用稳压电源(VCC)供电，标准直流电源(V3)与单片机共地，点火电路(1)中的点火电容(C1)、储能电路(2)中的储能电容(C2)的低压端与单片机共地；单片机输出引脚(1)与驱动三极管(Q4)、分压电阻(R9)、控制信号电源(V2)串联；单片机输出引脚(3)与驱动三极管(Q5)、分压电阻(R10)、控制信号电源(V2)串联；单片机输出引脚(2)与驱动三极管(Q6)、分压电阻(R11)、控制信号电源(V2)串联；控制信号电源(V2)正极接地，负极与卫星母线电源(V1)负极连接；分压电阻(R9)与驱动三极管(Q4)的连接点与储能电路中开关晶体管(Q3)控制极连接；分压电阻(R10)高压端接开关晶体管(Q2)控制极；分压电阻(R11)高压端接开关晶体管(Q1)控制极。