CN109404138B - 一种稳频固态放电点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳频固态放电点火装置，与电源输入接口连接，包括逆变电路、火花频率稳定电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路；所述逆变电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路依次连接，所述储能电路的输出端与火花频率稳定电路的输入端连接，所述火花频率稳定电路的输出端分别与逆变电路、放电电路连接。本发明解决了传统点火装置能量损失大、放电时间不可控、寿命短的问题，具有效率高、寿命长、火花频率稳定性好的特点。

Description

一种稳频固态放电点火装置

技术领域

本发明涉及航空稳频点火技术领域，具体的说，是一种稳频固态放电点火装置。

背景技术

在现有技术中，如图3所示，航空发动机直流变式电容放电点火装置一般有逆变电路、升压电路、整流电路、储能电路及放电控制电路组成。其工作原理为：直流电源在逆变电路和升压电路中转换为高压直流脉冲，经蒸馏后储存在储能电容器中；当储能电容器中的能量买组规定要求时，放电电路中的放电开关器即导通为储能电容器中的能量释放提供通路，产生可以电离空气的高电压。

航空发动机用点火装置一直限于使用机械振子逆变和气体放电管。机械振子逆变原理的电磁继电器，其触点材料为贵金属铂的合金，具有成本高、加工工艺复杂、寿命短、体积大、重量大的缺点。气体放电管是一种电子管器件，管体材料为陶瓷或者玻璃，内部含有放射性气体，在点火装置中起放电开关作用。气体放电管寿命低，放电不受外部控制，无法满足火花频率稳定性要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳频固态放电点火装置，PWM控制芯片U2及其辅助电路组成的逆变电路代替了传统的机械振子逆变；由晶闸管SCR及其辅助电路组成的放电控制电路、高频升压电路、续流二极管D4等代替了气体放电管；增加了续流二极管D4、可编程定时器U1及其辅助电路组成的火花频率稳定电路、由高频变压器T2和振荡电容C9组成的高频升压电路。

本发明通过下述技术方案实现：一种稳频固态放电点火装置，与电源输入接口连接，包括逆变电路、火花频率稳定电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路；所述逆变电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路依次连接，所述储能电路的输出端与火花频率稳定电路的输入端连接，所述火花频率稳定电路的输出端分别与逆变电路、放电电路连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述逆变电路包括PWM控制芯片U2、MOS场效应管Q2，所述PWM控制芯片与电源输入接口连接，所述PWM控制芯片的第6引脚与MOS场效应管Q2的栅极连接，PWM控制芯片的第3引脚通过电阻R6与MOS场效应管Q2的源级连接，所述MOS场效应管Q2的漏级与升压电路连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述升压电路包括高压硅堆二极管D1、电阻R8、变压器T1，所述高压硅堆二极管D1和电阻R8并联于PWM控制芯片U2和MOS场效应管Q2之间；所述变压器T1的初级绕组与MOS场效应管Q2的漏级连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述储能电路包括高压硅堆二极管D2、储能电容器C8、电阻R9、电阻R10；变压器T1通过高压硅堆二极管D2与储能电容器C8的正极连接所述电阻R9与电阻R10串联后与储能电容器C8并联。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述放电电路包括二极管D3、晶闸管SCR；所述二极管D3与储能电容器C8并联，晶闸管SCR的阴极与二极管D3的阳极连接，晶闸管SCR的阳极与高压硅堆二极管D2的阴极连接，晶闸管SCR的控制极与火花频率稳定电路连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述高频升压电路包括高频变压器T2、振荡电容C9、二极管D4、电阻R11；所述电阻R11与二极管D4并联后分别与晶闸管SCR的阴极和高频变压器T2连接，所述高频变压器T2通过振荡电容C9接地。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述火花频率稳定电路包括触发变压器T3、可编程定时器U1、MOS场效应管Q1；所述触发变压器T3的一端连接晶闸管SCR的控制极和高频变压器T2，触发变压器T3的另一端连接MOS场效应管Q1的源级连接；所述MOS场效应管Q1的栅极与可编程定时器U1的引脚2连接，MOS场效应管Q1的漏级与逆变电路连接。

工作原理：

直流电源DC经电源输入接口电连接逆变电路和火花频率稳定电路，通过逆变电路和升压电路转换为高压交流脉冲，再经整流、储能电路将电能储存在储能电路的储能电容器C8中，火花频率稳定电路控制放电电路的放电时间，由高频升压电路完成向高压输出接口输出高电压。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明采用PWM控制芯片U2及其辅助电路组成逆变电路，解决了传统机械振子式逆变器能量损失大、转换效率低、寿命短、电磁兼容性差等问题；

（2）本发明采用晶闸管SCR机器辅助电路组成的放电电路、高频升压电路、续流二极管，解决了气体放电管放电不受控、能量损失大、转换效率低、寿命短以及后期放射性物品处理不当等问题；

（3）本发明采用由可编程定时器U1及其辅助电路组成的火花频率稳定电路，解决了火花频率稳定性的问题；

（4）本发明相比于采用机械振子式逆变器的现有技术，具有电气转换效率高、电磁兼容效果好的特点，同时由于提高了振荡频率，减少了升压变压器30%以上的装置体积；

（5）本发明相比于采用气体放电管的现有技术，具有电气效率高、可靠性高、无放射性、火花频率可控的特点；损失的能量较气体放电管可减少30%左右，即可提高近30%的输出能量和转换效率；火花频率在输入电压范围16~30V内的变化率不超过5%。

附图说明

图1为本发明稳频固态放电点火装置的原理框图；

图2为本发明稳频固态放电点火装置的电路原理示意图；

图3为现有技术点火装置原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，如图1-图2所示，一种稳频固态放电点火装置，与电源输入接口连接，包括逆变电路、火花频率稳定电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路；所述逆变电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路依次连接，所述储能电路的输出端与火花频率稳定电路的输入端连接，所述火花频率稳定电路的输出端分别与逆变电路、放电电路连接。

需要说明的是，通过上述改进，本发明提出一种稳频固态放电点火装置，包括逆变电路、火花频率稳定电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路，直流电源DC经电源输入接口电连接逆变电路和火花频率稳定电路，通过逆变电路和升压电路转换为高压交流脉冲，再经整流、储能电路将电能储存在储能电路的储能电容器C8中，火花频率稳定电路控制放电电路的放电时间，由高频升压电路完成向高压输出接口输出高电压。本发明解决了传统点火装置能量损失大、放电时间不可控、寿命短的问题，具有效率高、寿命长、火花频率稳定性好的特点。

其中逆变电路由电连接于输入电源与升压电路之间的PWM控制芯片U2及其辅助电路组成；火花频率稳定电路由电连接于输入电源与放电电路之间的可编程定时器U1及其辅助电路组成；升压电路通过高压硅堆D2电连接储能电容器C8；放电电路电连接在储能电容器C8和高频升压电路之间，由晶闸管SCR及其触发电路组成；高频升压电路由电连接放电电路的高频变压器T2、振荡电容C9和续流二极管D4组成。

本发明中由PWM控制芯片U2及其辅助电路组成的逆变电路代替了传统的机械振子逆变；由晶闸管SCR及其辅助电路组成的放电控制电路、高频升压电路、续流二极管D4等代替了气体放电管；增加了续流二极管D4、可编程定时器U1及其辅助电路组成的火花频率稳定电路、由高频变压器T2和振荡电容C9组成的高频升压电路。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1-图2所示，所述逆变电路包括PWM控制芯片U2、MOS场效应管Q2，所述PWM控制芯片与电源输入接口连接，所述PWM控制芯片的第6引脚与MOS场效应管Q2的栅极连接，PWM控制芯片的第3引脚通过电阻R6与MOS场效应管Q2的源级连接，所述MOS场效应管Q2的漏级与升压电路连接；

所述升压电路包括高压硅堆二极管D1、电阻R8、变压器T1，所述高压硅堆二极管D1和电阻R8并联于PWM控制芯片U2和MOS场效应管Q2之间；所述变压器T1的初级绕组与MOS场效应管Q2的漏级连接；

所述储能电路包括高压硅堆二极管D2、储能电容器C8、电阻R9、电阻R10；变压器T1通过高压硅堆二极管D2与储能电容器C8的正极连接所述电阻R9与电阻R10串联后与储能电容器C8并联。

需要说明的是，通过上述改进，PWM控制芯片U2与辅助电路组成的逆变电路、MOS场效应管Q2配合升压电路中变压器T1的初级绕组及高压硅堆二极管D1构成的单端反激式逆变电路，给储能电路中的储能电容器C8充电。

当储能电容器C8电压到达规定值时，分压电阻R9、R10输出一个电压经电阻R5、电容C4至PWM控制芯片U2上，PWM控制芯片U2停止输出，逆变电路停止工作。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1-图2所示，所述放电电路包括二极管D3、晶闸管SCR；所述二极管D3与储能电容器C8并联，晶闸管SCR的阴极与二极管D3的阳极连接，晶闸管SCR的阳极与高压硅堆二极管D2的阴极连接，晶闸管SCR的控制极与火花频率稳定电路连接；

所述高频升压电路包括高频变压器T2、振荡电容C9、二极管D4、电阻R11；所述电阻R11与二极管D4并联后分别与晶闸管SCR的阴极和高频变压器T2连接，所述高频变压器T2通过振荡电容C9接地；

所述火花频率稳定电路包括触发变压器T3、可编程定时器U1、MOS场效应管Q1；所述触发变压器T3的一端连接晶闸管SCR的控制极和高频变压器T2，触发变压器T3的另一端连接MOS场效应管Q1的源级连接；所述MOS场效应管Q1的栅极与可编程定时器U1的引脚2连接，MOS场效应管Q1的漏级与逆变电路连接。

需要说明的是，通过上述改进，由可编程定时器U1及其辅助电路组成的火花频率稳定电路产生稳定频率的放电脉冲，控制MOS场效应管Q1的通断，电容C3通过MOS场效应管Q1、触发变压器T3和电阻R12形成回路，产生触发信号使晶闸管SCR触发导通。

晶闸管SCR触发导通后，储能电容器C8上的电能通过晶闸管SCR、高频变压器T2、振荡电容C9再次提升电压，完成点火装置输出高电压、大电流的功能。当储能电容器C8上的电能释放完毕，续流二极管D4与高频变压器T2、负载电嘴BD形成回路，将高频变压器T2中的磁能释放提供通路。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种稳频固态放电点火装置，与电源输入接口连接，其特征在于：包括逆变电路、火花频率稳定电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路；所述逆变电路、升压电路、整流电路、储能电路、放电电路、高频升压电路依次连接，所述储能电路的输出端与火花频率稳定电路的输入端连接，所述火花频率稳定电路的输出端分别与逆变电路、放电电路连接；所述逆变电路包括PWM控制芯片U2、MOS场效应管Q2，所述PWM控制芯片与电源输入接口连接，所述PWM控制芯片的第6引脚与MOS场效应管Q2的栅极连接，PWM控制芯片的第3引脚通过电阻R6与MOS场效应管Q2的源级连接，所述MOS场效应管Q2的漏极与升压电路连接，

所述放电电路包括二极管D3、晶闸管SCR；所述高频升压电路包括高频变压器T2、振荡电容C9、二极管D4、电阻R11；所述火花频率稳定电路包括触发变压器T3、可编程定时器U1、MOS场效应管Q1；所述触发变压器T3的一端连接晶闸管SCR的控制极和高频变压器T2，触发变压器T3的另一端与MOS场效应管Q1的源极连接；所述MOS场效应管Q1的栅极与可编程定时器U1的引脚2连接，MOS场效应管Q1的漏极与逆变电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种稳频固态放电点火装置，其特征在于：所述升压电路包括高压硅堆二极管D1、电阻R8、变压器T1，所述高压硅堆二极管D1和电阻R8并联于PWM控制芯片U2和MOS场效应管Q2之间；所述变压器T1的初级绕组与MOS场效应管Q2的漏极连接。

3.根据权利要求2所述的一种稳频固态放电点火装置，其特征在于：所述储能电路包括高压硅堆二极管D2、储能电容器C8、电阻R9、电阻R10；变压器T1通过高压硅堆二极管D2与储能电容器C8的正极连接，所述电阻R9与电阻R10串联后与储能电容器C8并联。

4.根据权利要求3所述的一种稳频固态放电点火装置，其特征在于：所述二极管D3与储能电容器C8并联，晶闸管SCR的阴极与二极管D3的阳极连接，晶闸管SCR的阳极与高压硅堆二极管D2的阴极连接，晶闸管SCR的控制极与火花频率稳定电路连接。

5.根据权利要求4所述的一种稳频固态放电点火装置，其特征在于：所述电阻R11与二极管D4并联后分别与晶闸管SCR的阴极和高频变压器T2连接，所述高频变压器T2通过振荡电容C9接地。