[发明专利]一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置

说明书

本申请公开了一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，该用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置包括：依次连接的放大器控制电路、光耦控制电路、高压光耦器件，及与光耦控制电路、高压光耦器件分别连接的电压采样电路，高压光耦器件连接在高压供电输入端和高压电阻的一端之间，高压电阻的另一端接地；放大器控制电路及高压电阻的个数为1个，高压光耦器件、电压采样电路及光耦控制电路的个数为至少2个，高压光耦器件与光耦控制电路的个数相等，电压采样电路的个数比高压光耦器件的个数多1个。该装置体积小、重量轻、输出电压范围大、调整速度快，适合用于为低能等离子体探测器的电极供电。

技术领域

本发明一般涉及空间环境探测载荷设备技术领域，具体涉及一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置。

背景技术

低能等离子体一般是指能量低于50keV的等离子体。低能等离子体探测器安装在航天器上，用于在飞行期间，探测航天器所在位置的空间低能等离子体的能量和通量。仪器的主要组成部分包括：静电偏转系统(偏转极)、能量分析系统(静电分析器)、计数系统(微通道板)和电子学系统等。从飞行路径来看，等离子体中的离子或者电子依次由静电偏转系统测定其俯仰角，由能量分析系统测定其能量电荷比，最后由计数系统测定方位角和通量，即可获得等离子体中离子和电子的能量、方向、通量等信息。仪器的静电偏转系统和能量分析系统各由一组电极构成。由电子学系统输出的电压施加在电极上，使电极带电，并在粒子通道中产生电场。电场选择特定入射俯仰角和特定能量电荷比的离子或者电子能够通过粒子通道，进入计数系统从而被记录。电场与被记录的离子、电子的俯仰角和能量之间有确定的对应关系，以此确定离子、电子的俯仰角和能量。改变电极的电压可改变电场，进入计数系统的离子、电子俯仰角和能量随之变化，以此测量不同俯仰角和能量的离子、电子。

电极的电压由电子学系统产生。电子学系统的输出电压范围和电压调整速度是两个主要性能指标。增大输出电压范围可以扩大仪器的能量测量范围，并且减小仪器的体积、重量。提高电压变化的速度，可以增加单位时间内测量的俯仰角和能量的数量，从而提高仪器的时间分辨率。因此，为了提高仪器的整体性能，需要电子学系统输出的电压范围大，电压变化速度快。

现有技术中，为低能等离子体探测器电极供电的电子学装置，普遍使用高压电压模块加基于高压光耦的高压放大器的技术方案。该方案的电压变化速度快，电压上升时间和下降时间多数小于5ms。但是，目前已有的高压放大器，输出电压均施加在单只高压光耦两端。电子学的输出电压范围受单只高压光耦的耐压值限制，输出电压上下限之差一般不超过8kV，输出电压范围难以进一步提高。

由上，现有技术中为等离子体探测器电极供电的电子学装置对输出电压的调节范围较小。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置。

本申请提供一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，包括：依次连接的放大器控制电路、光耦控制电路、高压光耦器件，及与光耦控制电路、高压光耦器件分别连接的电压采样电路，高压光耦器件连接在高压供电输入端和高压电阻的一端之间，高压电阻的另一端接地；

放大器控制电路及高压电阻的个数为1个，高压光耦器件、电压采样电路及光耦控制电路的个数为至少2个，高压光耦器件与光耦控制电路的个数相等，电压采样电路的个数比高压光耦器件的个数多1个。

可选地，放大器控制电路的输入端口与装置的控制电压信号输入端连接；放大器控制电路的输出端口与光耦控制电路的控制输入端连接；光耦控制电路的电流输出端口与高压光耦器件连接；电压采样电路的输入端与高压光耦器件连接，电压采样电路的输出端与光耦控制电路连接。

可选地，高压光耦器件包括光电二极管及高压二极管；

所有高压光耦器件中高压二极管相互串联，并且所有高压二极管以反向偏压方式连接在高压供电输入端和高压电阻的一端之间；