CN107869932B - 一种用于发控设备的mos管式点火电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于发控设备的MOS管式点火电路，属于发控设备电路设计技术领域。所述点火电路包括MOS管、三极管和电阻；非点火状态时，基于NPN型三极管以及MOS管的特性，点火正电压信号与点火负输出信号之间为断开状态，点火正电压信号与点火正输出信号之间不能形成通路，而且点火正输出信号与点火负输出信号之间的电阻能够为电爆器件提供短路保护；点火状态时，点火正电压信号分别与点火负输出信号、点火正输出信号之间形成通路，从而为电爆器件提供点火激励。本发明所述点火电路既能够准确、可靠的发出点火控制信号，完成对电爆器件的点火控制；又能够有效保证非点火状态时，电爆器件的安全性。

Description

一种用于发控设备的MOS管式点火电路

技术领域

本发明涉及一种MOS管式点火电路，尤其是一种用于发控设备的MOS管式点火电路，属于发控设备电路设计技术领域。

背景技术

导弹发射控制系统简称发控系统，其任务是对导弹的发射准备和发射过程进行控制，确保导弹正常顺利地发射。发控系统不仅对导弹发射的限制条件进行判断和确认，还要确保导弹发射的可靠性和安全性，即需保证在规定的时间内完成规定的任务，又要确保发射导弹时能正确的按照发射程序进行。可靠性和安全性两者既有密切联系，又有一定的矛盾，在发控设备电路设计时必须综合考虑。

宇航出版社出版的《飞航导弹火控系统》，对点火发射电路描述提及：从可靠性要求出发，设计点火发射电路时，关键部位都应采用并联电路；要选用可靠性高、不易失效的元器件，并按技术条件进行严格筛选；发射电路中电发火管电爆电路多，需要较大的瞬时电流。因此，选用的元器件应考虑能通过较大的瞬时电流，且留有足够的裕量。从安全性要求出发，危险设备本身采用安全保险装置，发射前必须解除保险才能动作。

以上设计方法虽然经过型号试验证明了一定的可行性，但存在以下问题：在导弹的射前准备阶段，均是由发控设备内部点火电路的解保状态控制继电器的常闭触点对弹上火工品进行短路状态的保护。当需要进行导弹的点火发射之前，由发控设备控制点火电路的解保状态控制继电器进行状态转换，解除对弹上火工品的短路保护，接通点火控制电路。在该种状态下，如果解保状态控制继电器工作失效，即分别接在点火正、负电路的解保状态控制继电器的两组常闭触点没有正常动作，或者由于解保状态控制继电器本身存在故障无法吸合时，那就会出现点火电路不能正常接通，进而导弹不能正常点火发射的情况。同理，如果点火电路中的点火控制继电器工作失效，分别接在点火正、负电路的点火控制继电器的两组常开触点没有正常动作，或者由于点火控制继电器本身存在故障而无法吸合时，也会出现点火电路不能正常接通，进而导弹不能正常点火发射的情况。

另外，由于点火电流数值均较大，一般在点火电路设计时，均会依照降额设计原则进行器件选型，由于电磁继电器的体积与载流参数有一定关系，所以点火电路选用的电磁继电器体积均较大且数量较多，从而在一定程度上会造成发控设备的体积较大以及重量较沉，不便应用于对体积、重量有要求的便携式发控系统中。因此，需深入研究适应未来发射点火控制技术发展的可靠、有效的点火电路。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于发控设备的MOS管式点火电路，既能够在常态下对电爆器件进行短路保护，保证电爆器件装载后的安全性；又能够在工作时，对电爆器件实施有效、可靠的点火控制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种用于发控设备的MOS管式点火电路，所述点火电路包括两个MOS管、一个三极管和五个限流电阻，即电阻Ⅰ～电阻Ⅴ；

MOS管为P型增强大功率管；三极管为NPN型三极管；

两个MOS管并联后连接在点火正电压信号和点火正输出信号之间，MOS管的源极与点火正电压信号端连接，MOS管的漏极与点火正输出信号端连接；电阻Ⅳ串联在MOS管和点火正输出信号之间，电阻Ⅴ串联在点火负输出信号和点火正输出信号之间；三极管的基极通过电阻Ⅲ与发控设备内部的控制系统连接，集电极依次连接电阻Ⅱ和电阻Ⅰ后与点火正电压信号连接，发射极连接于点火负输出信号和电阻Ⅴ之间；MOS管的栅极连接于电阻Ⅰ和电阻Ⅱ之间。

工作原理：

电爆器件非点火状态时，发控设备内部的控制系统不输出任何控制信号，基于NPN型三极管的特性，即Vbe大于一定的值才会导通，故三极管处于截止状态，则点火正电压信号与点火负输出信号之间为断开状态，两个MOS管的栅极均没有有效电压；基于PMOS管的特性，Vgs小于一定的值才会导通，故两个MOS管均处于截止状态，则点火正电压信号与点火正输出信号之间没有形成通路，即在点火正输出信号与点火负输出信号之间没有有效的输出；另外，通过点火正输出信号与点火负输出信号之间的一个电阻，可为电爆器件提供非点火状态时的短路保护，有效释放静电等干扰，对电爆器件进行保护。由此可知，在电爆器件非点火状态下，本发明所述的点火电路既断开了点火正电压信号与点火正输出信号之间的连接，电爆器件也被良好的短路保护，不会发生意外点火的情况。

电爆器件点火时，发控设备内部的控制系统输出点火控制信号，基于NPN型三极管的特性，即Vbe大于一定的值才会导通，故三极管处于导通状态，则点火正电压信号与点火负输出信号之间形成通路；点火正电压信号经过两个电阻分压后加载在两个MOS管的栅极，基于PMOS管的特性，Vgs小于一定的值才会导通，故两个MOS管均处于导通状态，则点火正电压信号与点火正输出信号之间形成通路，即在点火正输出信号与点火负输出信号之间输出有效的电压信号，从而为电爆器件提供点火激励。在电爆器件点火时，正向点火控制电路为冗余设计(即采用两个MOS管并联设计)，因器件选型考虑有一定裕量，即便两个MOS管两者中的任意一个MOS管发生失效，没有有效实现其本体的导通，不能为正向点火电路提供通路，也可以使电爆器件的正向点火电路按时接通，完成电爆器件的点火控制。

本发明所述点火电路既能够准确、可靠的发出点火控制信号，完成对电爆器件的点火控制；又能够有效保证非点火操作执行时，电爆器件的安全性。本发明的技术方案与现有技术相比有益效果为：

(1)在电路设计上，应用MOS管替代电磁继电器作为点火通路控制的电子开关，由于MOS管体积很小，且载流量较大，则大大缩小了发控设备的体积和重量，可以方便应用于多种对体积、重量等有严格需求的载体平台；

(2)将晶体类等电力电子器件的导通、截止特性与点火电路工作要求相结合，仅应用一级使能信号便可顺次控制晶体管、MOS管的导通与截止，实现点火电路的通断控制，不仅大大节省了设计资源，还确保了在任意时刻，电路有且仅有一种状态有效(或有效实施电爆器件的点火控制，或对电爆器件进行有效的短路保护)；

(3)应用常值电阻实现对电爆器件常态时的短路保护，避免了应用电磁继电器的常闭触点对电爆器件进行短路保护时，由于电磁继电器的常闭触点失效，造成电爆器件的短路保护无法解除，进而无法对电爆器件实施正常的点火发射控制现象的产生；或由于电磁继电器的触点失效，常闭触点未有效闭合形成环路，没有为电爆器件提供有效的短路保护；

(4)对正向点火电路采用冗余控制的设计方法，即将两个MOS管并联在一起，实施正向点火电路的通路控制，不仅增强了电路的载流能力，也可以有效避免应用单个MOS管实施通路控制时，由于MOS管器件失效等原因造成MOS管器件本体截止，进而影响正向点火电路的接通，进而导致不能按时、可靠的完成电爆器件点火的问题，大大提高了点火控制的可靠性。

附图说明

图1为实施例中所述MOS管式点火电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

实施例1

一种用于发控设备的MOS管式点火电路，所述点火电路包括两个MOS管G1和G2，一个三极管P1，五个限流电阻R1、R2、R3、R4和R5。

所述MOS管为P型增强型大功率管，在本实施例中采用仙童公司的FDMC6679AZ型MOS管，该MOS管有三个源极(即1点、2点和3点)，一个栅极(即4点)，以及四个漏极(即5点、6点、7点和8点)。

所述三极管为NPN型三极管，在本实施例中采用仙童公司的TIP122型三极管，该三极管中的三条引线分别称为基极(即1点)、集电极(即2点)、发射极(即3点)。

电阻R1选择北京718厂的4.7K/0.5W金属膜电阻，电阻R2选择北京718厂的4.7K/0.5W金属膜电阻，电阻R3选择北京718厂的1K/0.5W金属膜电阻，电阻R4选择四川永兴电子有限公司的0.0012K/2W火工品限流电阻，电阻R5选择北京718厂的1K/0.5W金属膜电阻。

图1中的EN-DH为发控设备内部的主控CPU运行点火控制逻辑后输出的点火控制信号，参考地为点火负输出信号DHXH-，DHXH+为点火正输出信号，VCC-DH+为点火正电压信号。

结合图1可知，本实施例所述点火电路中各器件之间的连接关系如下：

G1和G2并联后连接在VCC-DH+和DHXH+之间，G1的三个源极(1点、2点和3点)和G2的三个源极(1点、2点和3点)分别与VCC-DH+端连接，G1的四个漏极(5点、6点、7点和8点)和G2的四个漏极(5点、6点、7点和8点)分别与DHXH+端连接；R4串联在G1(或G2)和DHXH+之间，R5串联在DHXH-和DHXH+之间；P1的基极(即1点)通过R3与EN-DH连接，集电极(即2点)依次连接R2和R1后与VCC-DH+连接，发射极(即3点)连接于DHXH-和R5之间；G1的栅极(即4点)和G2的栅极(即4点)均连接于R1和R2之间。

本实施例所述点火电路的工作原理：

电爆器件非点火状态时，发控设备内部的主控CPU不输出任何控制信号，即不输出EN-DH，基于NPN管的特性，即Vbe大于一定的值才会导通，故P1处于截止状态，则VCC-DH+与DHXH-之间为断开状态，G1的栅极(即4点)和G2的栅极(即4点)均没有有效电压；基于PMOS管的特性，即Vgs小于一定的值才会导通，故G1和G2均处于截止状态，即G1源极的1点、2点和3点中的任意一点与G1漏极的5点、6点、7点和8点中的任意一点均断开，G2源极的1点、2点和3点中的任意一点与G2漏极的5点、6点、7点和8点中的任意一点均断开，则VCC-DH+和DHXH+之间没有形成通路，即在DHXH+和DHXH-之间没有有效的输出；另外，通过DHXH+和DHXH-之间的电阻R5，可为电爆器件提供非点火状态时的短路保护，有效释放静电等干扰，对电爆器件进行保护。由此可知，在电爆器件的非点火状态时，本实施例所述的点火电路既断开了VCC-DH+和DHXH+之间的连接，电爆器件也被良好的短路保护，不会发生意外点火的情况。

电爆器件点火时，发控设备内部的主控CPU运行点火控制逻辑后输出点火控制信号，即EN-DH，基于NPN管的特性，Vbe大于一定的值才会导通，故P1处于导通状态，则VCC-DH+和DHXH-之间形成通路；VCC-DH+经R1和R2分压后，加载在G1的栅极(即4点)和G2的栅极(即4点)，基于PMOS管的特性，Vgs小于一定的值就会导通，故G1和G2均处于导通状态，即G1源极的1点、2点和3点中的任意一点与G1漏极的5点、6点、7点和8点中的任意一点均导通，G2源极的1点、2点和3点中的任意一点与G2漏极的5点、6点、7点和8点中的任意一点均导通，则VCC-DH+和DHXH+之间形成通路，即在DHXH+和DHXH-之间输出有效的电压信号，从而为电爆器件提供点火激励。由于本实施例中的正向点火控制电路采用的是冗余设计，因器件选型考虑有一定裕量，所以即便G1和G2两者中的任意一个MOS管器件发生失效，没有有效实现MOS管器件本体的导通，也可以使电爆器件的正向点火电路按时接通，完成电爆器件的点火控制。

由此可知，本实施例所述的点火电路既能够准确、可靠的发出控制信号，完成对电爆器件的点火控制；又能够有效保证非点火操作执行时，电爆器件的安全性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于发控设备的MOS管式点火电路，其特征在于：所述点火电路包括两个MOS管、一个三极管、电阻Ⅰ、电阻Ⅱ、电阻Ⅲ、电阻Ⅳ和电阻Ⅴ；其中，所述MOS管为P型增强大功率管，所述三极管为NPN型三极管；

两个MOS管并联后连接在点火正电压信号和点火正输出信号之间，MOS管的源极与点火正电压信号端连接，MOS管的漏极与点火正输出信号端连接；电阻Ⅳ串联在MOS管和点火正输出信号之间，电阻Ⅴ串联在点火负输出信号和点火正输出信号之间；三极管的基极通过电阻Ⅲ与发控设备内部的控制系统连接，集电极依次连接电阻Ⅱ和电阻Ⅰ后与点火正电压信号连接，发射极连接于点火负输出信号和电阻Ⅴ之间；MOS管的栅极连接于电阻Ⅰ和电阻Ⅱ之间。

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