CN104501670A - 小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器，包括壳体，壳盖，插座，电极组件和线路板等，用18～36V直流电源供电，高压发生模块接到信号工作时为高压储能电容充电，同时高压采样检测与能量释放电路监控高压储能电容上的电压信号，当接收到外部点火指令时，使触发高压发生器开始工作，产生的脉冲高压用于起动触发开关，使触发开关导通，使雷管两端构成放电回路；放电回路的电流峰值达到数千安培，引起冲击片雷管爆炸，在供电电源断开后，放电电容通过能量释放电路释放能量。其结构简单，安装使用方便，驱动两路雷管，体积小，功能多，机构多，是在直列式引爆系统中的创新。

Description

小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器

技术领域

本发明涉及直列式引爆系统技术领域，具体涉及一种小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器。

背景技术

目前，国内采用的直列式引爆系统方案中，直列式用小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器均是单路雷管，正处于尝试阶段。近年来，从美国引信年会透露的信息表明，每年投入大量的经费开发直列式起爆系统，同时积极用直列式引爆系统来改造传统的弹药，以提高弹药的可靠性、储存寿命、安全性以及智能化。直列式起爆用小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器时当代微电机的产物，具有功率密度大、可检测性好等优点：驱动器体积小、抗过载性能好、作用时间短、多次使用性能稳定是起爆系统基本要求。为了解决可靠性问题，开发直列式多个雷管用的小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器是国内外发展趋势。

因此，研制一种小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器无论对于军用或是民用都是本领域技术人员所希望。

发明内容

为克服现有直列式引爆系统的技术缺陷，本发明的目的就是提供一种小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器，可有效解决现有驱动器功能多、机构多、体积小的问题。

实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种小型高峰值功率驱动方法，用18～36V直流电源供电，高压发生模块接到信号工作时为高压储能电容充电，同时高压采样检测与能量释放电路监控高压储能电容上的电压信号，当接收到外部点火指令时，触发高压发生器开始工作，产生的脉冲高压用于起动触发开关，使触发开关导通，使雷管两端构成放电回路；放电回路的电流峰值达到数千安培，引起冲击片雷管爆炸，在供电电源断开后，放电电容通过能量释放电路释放能量。高压发生模块采用高压高频逆变电源，由PWM脉宽调制振荡器产生的高频振荡进行逆变，将低压直流电转换成高频（几百千赫）的交流电压，再由变频变压器升压至高压（上万伏），整流后给高压储能电容充电。所述触发开关是一种等离子触发开关，电压最高可达40KV，电流最高可达200KA。

一种小型高峰值功率驱动电路，包括电源电路和触发开关，电源电路输出的直流电同时与高压发生模块和触发高压发生器的电源端连接，高压发生模块与高压储能电容的正极端连接，高压储能电源的负极端与地线连接，在高压储能电容的两端并联有能量释放和高压采样检测电路，所述触发高压发生器的输出端正极与触发开关的控制端连接，所述触发开关的一端与雷管的电极针负端口连接，触发开关的另一端与地线连接，电极针的正极端接口与高压储能电容的正极端连接。所述高压采样检测与能量释放电路通过接口电路与用户控制电路连接，用户控制电路通过接口电路与触发高压发生器的控制端连接。

一种小型高峰值功率驱动器，包括壳体，壳盖，插座，电极组件和线路板，壳体内密封设置有一室和二室，一室内分别固定线路板一和线路板二并填充耐高温灌封胶，二室内固定线路板三并填充耐高温灌封胶，两室的壳盖上分别设置有电极组件一和电极组件二，分别通过导电胶垫密封壳盖与壳体；所述线路板一为电源电路，线路板二和线路板三分别为小型高峰值功率驱动电路，位于壳盖上的插座通过电源线与电源电路连接；电源电路输出的直流电，同时与两室内的两个小型高峰值功率驱动电路的高压发生模块和触发高压发生器连接，高压发生模块与高压储能电容的正极端连接，高压储能电源的负极端与地线连接，在高压储能电容的两端并联有高压采样检测与能量释放电路，所述触发高压发生器的输出端正极与触发开关的控制端连接，所述触发开关的一端与雷管的电极针负端口连接，触发开关的另一端与地线连接，电极针的正极端接口与高压储能电容的正极端连接。所述高压采样检测与能量释放电路通过接口电路与用户控制电路连接，用户控制电路通过接口电路与触发高压发生器的控制端连接。

本发明有益效果：本驱动器结构简单，安装使用方便，驱动两路雷管，体积小，功能多，机构多，是在直列式引爆系统中的创新。

小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器具有以下特点：

1、输入直流电压在18～36V之间，宽电压输入；

2、输入功率最大不超过40W，功率小；

3、可同时对两个雷管提供相同的驱动功率，每一路雷管的驱动能力为：在功率输出启动后的150nS内达到瞬态峰值功率10MW；

4、抗过载10g；

5、响应时间小于1μS；

6、可靠工作500次；

7、泄放能量时间小于600mS。

附图说明

图１为本发明的内部结构示意图。

图２为本发明的电气原理框图。

图３为本发明的电源模块结构图。

图4为本发明的小型高峰值功率驱动电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由附图1所示，本发明的小型高峰值功率驱动器包括壳体、壳盖、电极针、电器组件、插座构成，壳体内密封设置有一室和二室，一室内分别固定线路板一和线路板二并填充耐高温灌封胶，二室内固定线路板三并填充耐高温灌封胶，两室的壳盖上分别设置有电极针一和接电极针二，分别通过导电胶垫密封壳盖与壳体。

由图1和图2所示，电器组件包括线路板一、线路板二和线路板三等。其中，线路板一为电源电路，线路板二和线路板三分别为小型高峰值功率驱动电路。

由图3所示，电源模块为DC/DC转换模块，将24V±6V转变成12V电源，其中D1为保护二极管，防止电源接反；D2为瞬态抑制二极管，抑制浪涌电压，C1、C2、C3、C4为滤波电容，减少电源脉动系数。

由图4所述，小型高峰值功率驱动电路中由高压发生模块、触发高压发生器、高压采样检测与能量释放电路、触发开关、储能电容器等组成。高压发生模块与高压储能电容的正极端连接，高压储能电源的负极端与地线连接，在高压储能电容的两端并联有能量释放和高压采样检测电路，所述触发高压发生器的输出端正极与触发开关的控制端连接，所述触发开关的一端与雷管的电极针负端口连接，触发开关的另一端与地线连接，电极针的正极端接口与高压储能电容的正极端连接。所述能量释放和高压采样检测电路通过接口电路与用户控制电路连接，用户控制电路通过接口电路与触发高压发生器的控制端连接。

使用时，用18～36V直流电源供电，高压电源接到信号工作时为高压储能电容充电，同时高压采样检测与能量释放电路监控电容器上的电压信号，当接收到外部点火指令时，触发高压发生器开始工作，产生的脉冲高压用于起动触发开关，使触发开关导通。放电回路的电流峰值达到数千安培，引起冲击片雷管爆炸，在供电电源断开后，放电电容通过能量释放电路释放能量。

高压发生模块是一种高压高频逆变电源，由PWM脉宽调制振荡器产生的高频振荡进行逆变，将20V左右的直流电转换成几百千赫的交流电压，由变频变压器升压至上万V，整流后给高压储能电路充电。触发开关是一种等离子触发开关，电压最高可达40KV，电流最高可达200KA。

本实施方式的工作情况是，先对电源模块做如下先期测试，以保证可靠性：-40℃～70℃环境下输出电压稳定情况；瞬态过载250V 1S模块承受能力；模块发热情况，经测试可以满足使用要求。

还要指出的是，在上述各组件，其中电源模块、高压高频逆变电源、触发开关均为现有技术，本发明的贡献在于将它们科学的组合在一起，并构成一种新型的小型高峰值功率驱动方法、驱动电路和驱动器，有效用于直列式引爆系统中。

本实施方式与现有技术相比，具有以下突出的特点：1、功率小，不超过40W；2、抗过载强，10g；3、响应速度快，为1μS；4、可靠性高，500次；5、尺寸小，φ60×30；6、多雷管，可同时驱动两雷管。从而可有效用于军用或民用航行设备上，用途广，经济和社会效益显著。

Claims (7)

1.一种小型高峰值功率驱动方法，其特征是：用18～36V直流电源供电，高压发生模块接到信号工作时为高压储能电容充电，同时高压采样检测与能量释放电路监控高压储能电容上的电压信号，当接收到外部点火指令时，触发高压发生器开始工作，产生的脉冲高压用于起动触发开关，使触发开关导通，使雷管两端构成放电回路；放电回路的电流峰值达到数千安培，引起冲击片雷管爆炸，在供电电源断开后，放电电容通过能量释放电路释放能量。

2.根据权利要求1所述的小型高峰值功率驱动方法，其特征是：高压发生模块采用高压高频逆变电源，由PWM脉宽调制振荡器产生的高频振荡进行逆变，将低压直流电转换成高频的交流电压，再由变频变压器升压至高压，整流后给高压储能电容充电。

3.根据权利要求1所述的小型高峰值功率驱动方法，其特征是：所述触发开关是一种等离子触发开关，电压最高可达40KV，电流最高可达200KA。

4.一种小型高峰值功率驱动电路，包括电源电路和触发开关，其特征是：电源电路输出的直流电同时与高压发生模块和触发高压发生器的电源端连接，高压发生模块与高压储能电容的正极端连接，高压储能电源的负极端与地线连接，在高压储能电容的两端并联有能量释放和高压采样检测电路，所述触发高压发生器的输出端正极与触发开关的控制端连接，所述触发开关的一端与雷管的电极针负端口连接，触发开关的另一端与地线连接，接电极针的正极端接口与高压储能电容的正极端连接。

5.根据权利要求4所述的小型高峰值功率驱动电路，其特征是：所述高压采样检测与能量释放电路通过接口电路与用户控制电路连接，用户控制电路通过接口电路与触发高压发生器的控制端连接。

6.一种小型高峰值功率驱动器，包括壳体，壳盖，插座，电极组件和线路板，其特征是：壳体内密封设置有一室和二室，一室内分别固定线路板一和线路板二并填充耐高温灌封胶，二室内固定线路板三并填充耐高温灌封胶，两室的壳盖上分别设置有电极组件一和电极组件二，分别通过导电胶垫密封壳盖与壳体；所述线路板一为电源电路，线路板二和线路板三分别为小型高峰值功率驱动电路，位于壳盖上的插座通过电源线与电源电路连接；电源电路输出的直流电，同时与两室内的两个小型高峰值功率驱动电路的高压发生模块和触发高压发生器连接，高压发生模块与高压储能电容的正极端连接，高压储能电源的负极端与地线连接，在高压储能电容的两端并联有高压采样检测与能量释放电路，所述触发高压发生器的输出端正极与触发开关的控制端连接，所述触发开关的一端与雷管的电极针负端口连接，触发开关的另一端与地线连接，电极针的正极端接口与高压储能电容的正极端连接。

7.根据权利要求6所述的小型高峰值功率驱动器，其特征是：所述高压采样检测与能量释放电路通过接口电路与用户控制电路连接，用户控制电路通过接口电路与触发高压发生器的控制端连接。