[发明专利]一种MOSFET控制的火工装置起爆控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种火工装置起爆控制系统，适用于各种航天器火工装置起爆控制，以及类似应用的高可靠性、高安全性大电流驱动控制装置。

背景技术

航天器上广泛使用各种火工装置用于太阳翼、天线、星（船）体连接、推进管路等机构结构活动部件的锁紧及释放。现阶段，国内航天器一般设置独立的火工品起爆控制装置，用于实施航天器火工装置起爆控制。由于火工装置起爆控制的可靠性及安全性直接关系到航天器在轨飞行任务的成败，火工品起爆控制装置一般采用继电器形成3～4道串联开关形式完成起爆的开关控制。

随着航天器机构设计的发展，对活动部件使用的增长，对火工装置的需求也逐步增加，因此现有继电器形式的火工装置起爆控制系统设计将制约火工品起爆控制系统的小型化、集成化、模块化的发展方向。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，在满足航天器火工品起爆控制可靠性、安全性要求的前提下，提供一种新型的火工装置起爆控制系统，确保在任意火工装置起爆动作实施过程中有完备的三级串联控制保护功能，实现产品的小型化、模块化。

本发明的技术解决方案是：一种MOSFET控制的火工装置起爆控制系统，包括火工品脉冲母线开关电路、程控单元以及N套并联的火工装置起爆控制电路，N为正整数，其中：

火工品脉冲母线开关电路：包括四个三极管和磁保持继电器，磁保持继电器串联在火工品电源母线的功率输入正端及功率回线端，三极管V1和三极管V2并联，三极管V1和三极管V2的基极受地面的火工品电源母线接通遥控指令或者程控单元输出的程控脉冲控制，分别独立对磁保持继电器进行接通控制；三极管V3和三极管V4串联，三极管V3和三极管V4的基极受地面的火工品电源母线断开遥控指令控制，分别独立对磁保持继电器进行关断控制；

火工装置起爆控制电路：包括MOS管M1、三极管V5、电阻R11、电阻R12，火工品电源母线的功率输入正端同时接电阻R11的一端以及MOS管M1的源极端，电阻R11的另一端同时接电阻R12的一端以及MOS管M1的栅极端，电阻R12的另一端接三极管V5的集电极，三极管V5的发射极接地，三极管V5的基极受火工装置起爆控制指令控制，MOS管M1的漏极端接火工装置的桥丝端；

程控单元：包括时钟源、脉冲计数及时间分配器、脉冲宽度计数器、脉冲产生器；时钟源输出一定振荡频率的时钟信号，脉冲计数计时间分配器对时钟源输出的时钟信号按照预先设定的N套火工装置的起爆时间间隔进行分频，再通过由N路与非门进行时间分配形成时间序列后送至脉冲产生器，脉冲宽度计数器对时钟源输出的时钟信号进行分频得到N套火工装置各自所需的程控脉冲输出宽度对应的脉宽时间并送至脉冲产生器；脉冲产生器根据时间序列和N个脉宽时间，产生N个程控脉冲送至N套火工装置起爆控制电路，每个程控脉冲对应控制一套火工装置起爆控制电路。

MOSFET控制的火工装置起爆控制系统还包括起爆电流测量电路，所述的起爆电流测量电路包括霍尔电流传感器、采样保持电路、比较器、控制器和计时器；霍尔电流传感器实时采集火工片电源母线的电流信号并转换为采样电压，采样电压同时送至采样保持电路和比较器，比较器将采样电压与与设定的参考电平相比较，当起爆电流信号大于参考电平时输出一个正脉冲信号至控制器，控制器控制采样保持电路将采样电压向外部输出，同时控制器控制计时器对所述的正脉冲信号进行脉冲计数，当脉冲计数达到设定值时，控制器控制采样保持电路停止向外部输出采样电压。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明系统对火工装置的起爆驱动控制通过火工品脉冲母线正端和火工品脉冲母线负端两道串联的预令开关，以及最终实施火工装置起爆控制的功率MOSFET点火开关组成完备的三级串联控制保护功能，提高了火工装置的起爆控制的安全性；

（2）本发明中火工装置起爆控制功能电路采用功率MOSFET替代电磁继电器实施对火工装置的起爆控制，元器件体积更加微型化，利于电路小型化、轻量化设计，避免了电磁继电器开关接通瞬间，通路中大电流导致继电器触点粘连故障；按照火工装置起爆电流，合理选用大功率MOSFET和限流电阻阻值，可以满足航天器对元器件使用的降额标准；

（3）本发明系统中起爆电流测量功能电路使用霍尔器件在火工品脉冲母线正端采集火工装置起爆瞬态电流信号并进行信号保持，可以直接判断火工装置起爆状态；

（4）基于本发明系统，可以对每个双路热备份点火装置A、B的起爆控制的起爆控制均通过两套独立的热备份起爆控制功能电路实现，提高了火工装置的起爆控制的可靠性。

附图说明