一種空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路的制作方法
【專利摘要】一種空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，包括連接在主電源輸出端的電壓識(shí)別電路、電路電源、連接在電路電源與地之間的信號(hào)隔離變送電路和施密特觸發(fā)電路、輔助電源PWM控制器使能控制電路，電壓識(shí)別電路通過(guò)信號(hào)隔離變送電路與施密特觸發(fā)電路相連，施密特觸發(fā)電路的輸出端與輔助電源PWM控制器使能控制電路的輸入端相連，電壓識(shí)別電路檢測(cè)到主電源輸出端電壓大于輔助電源啟動(dòng)閾值后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離變送電路工作，信號(hào)隔離變送電路將隔離處理后的信號(hào)送入施密特觸發(fā)電路，施密特觸發(fā)電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后送入輔助電源PWM控制器使能控制電路控制PWM控制器啟動(dòng)。本發(fā)明切換電路可自動(dòng)控制輔助電源的啟停，電路簡(jiǎn)單可靠。
【專利說(shuō)明】—種空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路，更具體的說(shuō)，涉及一種用于航天器電推進(jìn)系統(tǒng)中的空心陰極觸持極電源的自動(dòng)切換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星、空間站和深空探測(cè)器等航天器使用的電推力器及等離子體發(fā)生系統(tǒng)中，空心陰極產(chǎn)生的電子是電推力器或等離子體發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生等離子體的先決條件，通過(guò)空心陰極產(chǎn)生的電子轟擊通過(guò)空心陰極的推進(jìn)劑(高純氙氣等)使推進(jìn)劑電離成電子和離子，這部分電子與離子再進(jìn)一步轟擊電推力器放電室或等離子體發(fā)生器內(nèi)的推進(jìn)劑(高純氙氣等)產(chǎn)生更大量的電子和離子，從而達(dá)到產(chǎn)生推力或等離子體的目的。
[0003]空心陰極主要由電子發(fā)射體、發(fā)射體加熱器和觸持極等部件組成，而觸持極電源加載在空心陰極的觸持極和發(fā)射體之間，作用是引導(dǎo)等離子體運(yùn)動(dòng)和維持發(fā)射體的放電。通常情況下，空心陰極發(fā)射體發(fā)射電子之前觸持極與發(fā)射體之間需要通過(guò)較高的電壓(150V或者更高)產(chǎn)生一個(gè)較強(qiáng)的電場(chǎng)促使發(fā)射體放電，而當(dāng)發(fā)射體發(fā)射電子并將推進(jìn)劑電離后觸持極與發(fā)射體之間會(huì)因?yàn)榈入x子體放電被鉗位到一個(gè)較小的電壓(通常為IOV左右)，此時(shí)空心陰極觸持極與發(fā)射體之間不再需要高壓電場(chǎng)，而是需要一個(gè)恒流源，使空心陰極觸持極與發(fā)射體之間形成一個(gè)穩(wěn)定的放電電流(通常電流在IOOmA左右)以維持空心陰極發(fā)射體的穩(wěn)定可靠放電。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外的觸持極電源通常有兩種方式:一種方式是，空心陰極觸持極電源由一個(gè)產(chǎn)生高壓的恒壓輸出電源并聯(lián)一個(gè)恒流輸出電源構(gòu)成。恒流輸出電源為主電源,恒壓輸出電源為輔助電源?？招年帢O發(fā)射體發(fā)射電子之前恒壓輸出電源工作，當(dāng)空心陰極發(fā)射體發(fā)射電子之后人為手動(dòng)控制恒流輸出電源上電工作，停止恒壓輸出電源工作。此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于恒流輸出電源的輸出電流誤差較小，穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)在于恒壓輸出電源與恒流輸出電源的切換過(guò)渡不好控制，容易造成空心陰極穩(wěn)定放電失??；方式二是，空心陰極觸持極電源由一個(gè)具有較高空載輸出電壓的恒流電源構(gòu)成，當(dāng)空心陰極發(fā)射體發(fā)射電子之前電源以最大空載電壓工作，當(dāng)空心陰極發(fā)射體發(fā)射電子之后電源以恒流輸出工作。此種方式的缺點(diǎn)在于電源空載輸出電壓與帶載輸出電壓之比太大(達(dá)15倍以上)，這會(huì)導(dǎo)致電源恒流輸出的電流誤差較大且穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，該電路可自動(dòng)切換觸持極電源中的恒壓輸出電源和恒流輸出電源。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，包括連接在主電源輸出端的電壓識(shí)別電路，電路電源，連接在所述電路電源與地之間的信號(hào)隔離變送電路，連接在所述電路電源與地之間的施密特觸發(fā)電路，輔助電源PWM控制器使能控制電路，所述電壓識(shí)別電路通過(guò)信號(hào)隔離變送電路與所述施密特觸發(fā)電路相連，所述施密特觸發(fā)電路的輸出端與輔助電源PWM控制器使能控制電路的輸入端相連，所述電壓識(shí)別電路檢測(cè)到主電源輸出端電壓大于輔助電源啟動(dòng)閾值后，驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)隔離變送電路工作，所述信號(hào)隔離變送電路將隔離處理后的信號(hào)送入所述施密特觸發(fā)電路，所述施密特觸發(fā)電路對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后送入所述輔助電源PWM控制器使能控制電路用以控制輔助電源PWM控制器啟動(dòng)。
[0008]本發(fā)明所提供的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，通過(guò)識(shí)別主電源輸出端電壓，并將信號(hào)隔離變送和邏輯變換后，驅(qū)動(dòng)所述輔助電源PWM控制器使能控制電路，從而控制輔助電源PWM控制器的啟停，進(jìn)而控制輔助電源的啟停。本發(fā)明的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，可根據(jù)主電源輸出電壓和切換時(shí)間自動(dòng)控制輔助電源的啟停，電路簡(jiǎn)單可靠。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]下面參照附圖結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0010]圖1為本發(fā)明空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路第一具體實(shí)施例的電路圖。
[0011]圖2為本發(fā)明空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路第二具體實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例
[0012]以下通過(guò)具體實(shí)施例結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0013]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明所公開(kāi)的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路的第一具體實(shí)施例，包括連接到主電源輸出端的電壓識(shí)別電路10、電路電源VCC、連接在電路電源與地之間的信號(hào)隔離變送電路20、連接在電路電源與地之間的施密特觸發(fā)電路30和輔助電源PWM控制器使能控制電路40。電壓識(shí)別電路10通過(guò)信號(hào)隔離變送電路20與施密特觸發(fā)電路30相連。施密特觸發(fā)電路30的輸出端與輔助電源PWM控制器使能控制電路40的輸入端相連。電壓識(shí)別電路10檢測(cè)到主電源輸出端電壓大于輔助電源啟動(dòng)閾值后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離變送電路20工作。信號(hào)隔離變送電路20將隔離處理后的信號(hào)送入施密特觸發(fā)電路30。施密特觸發(fā)電路30對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后送入輔助電源PWM控制器使能控制電路40用以控制輔助電源PWM控制器啟動(dòng)。
[0014]本發(fā)明第一實(shí)施例中，電壓識(shí)別電路10包括穩(wěn)壓二極管D1、電阻R1。信號(hào)隔離變送電路20包括光耦Ul和電阻R2、電阻R3。斯密特觸發(fā)電路30包括三個(gè)帶邏輯與非功能的第一施密特觸發(fā)器1、第二施密特觸發(fā)器2、第三施密特觸發(fā)器3和電阻R4、電阻R5。輔助電源PWM控制器使能控制電路40包括NPN型三極管Q1、電阻R6和電阻R7、電容Cl。
[0015]穩(wěn)壓二極管Dl的陰極連接至主電源輸出正端，穩(wěn)壓二極管Dl的陽(yáng)極連接至光耦Ul的陽(yáng)極，光耦Ul的陰極通過(guò)電阻Rl連接至主電源輸出的負(fù)端，光耦Ul的集電極通過(guò)電阻R2連接至電路電源VCC，光耦Ul的射極連接至第一施密特觸發(fā)器I的第一輸入端和第二輸入端，并通過(guò)電阻R3接地，第一施密特觸發(fā)器I的輸出端通過(guò)電阻R4連接至第二施密特觸發(fā)器2的第一輸入端和第二輸入端，第二施密特觸發(fā)器2的輸出端連接至第三施密特觸發(fā)器3的第二輸入端，第三施密特觸發(fā)器3的第一輸入端通過(guò)電阻R5連接至電路電源VCC，第三施密特觸發(fā)器3的輸出端通過(guò)電阻R6連接至NPN型三極管Ql的基極，NPN型三極管Ql的基極通過(guò)電阻R7接地，NPN型三極管Ql的射極接地，NPN型三極管Ql的集電極連接至輔助電源PWM控制器的使能管腳SS，并通過(guò)電容Cl接地。
[0016]電路電源VCC上電后，當(dāng)主電源輸出端電壓大于穩(wěn)壓二極管Dl的反向擊穿電壓(穩(wěn)壓值)與光耦Ul的正向壓降之和時(shí)，穩(wěn)壓二極管Dl反向擊穿承壓，電流流經(jīng)光耦Ul和電阻R1，同時(shí)，電路電源VCC電流流經(jīng)電阻R2、光耦Ul和電阻R3，由于電阻R3阻值遠(yuǎn)大于電阻R2的阻值，光耦Ul的射極此時(shí)為邏輯高電平，該邏輯高電平信號(hào)經(jīng)第一施密特觸發(fā)器I的第一輸入端和第二輸入端，該邏輯高電平被延遲一定時(shí)間后變?yōu)檫壿嫷碗娖叫盘?hào)輸出，該邏輯低電平經(jīng)電阻R4后送入第二施密特觸發(fā)器2的第一輸入端和第二輸入端，該邏輯低電平被延遲一定時(shí)間后變?yōu)檫壿嫺唠娖叫盘?hào)輸出，該邏輯高電平信號(hào)送入第三施密特觸發(fā)器3的第二輸入端與電路電源經(jīng)電阻R5的高電平信號(hào)被延遲一定時(shí)間后變?yōu)檫壿嫷碗娖叫吞?hào)輸出，該邏輯低電平信號(hào)經(jīng)電阻R6和電阻R7分壓后加載到NPN型三極管Ql的基極，由于電阻R7阻值遠(yuǎn)大于電阻R6阻值，可近似認(rèn)為加載到NPN型三極管Ql基極的電壓等于第三施密特觸發(fā)器3輸出的電平電壓，NPN型三極管Ql截止，輔助電源PWM控制器正常工作，輔助電源工作。反之，當(dāng)主電源輸出端電壓小于穩(wěn)壓二極管Dl的反向擊穿電壓(穩(wěn)壓值)與光耦Ul的正向壓降之和時(shí)，NPN型三極管Ql導(dǎo)通，輔助電源PWM控制器的使能管腳SS電壓被拉低，輔助電源PWM控制器停止工作，輔助電源停止工作。
[0017]其中，帶邏輯與非功能的施密特觸發(fā)器的個(gè)數(shù)并不是只能三個(gè)，可根據(jù)所需的邏輯控制和信號(hào)延遲時(shí)間來(lái)確定。
[0018]其中，NPN型三極管可由其他具有開(kāi)關(guān)功能的電子開(kāi)關(guān)代替，不局限于本實(shí)施方式，比如PNP型三極管。PNP型三極管的基極通過(guò)電阻R7接地并通過(guò)電阻R6連接至第三施密特觸發(fā)器的輸出端。PNP型三極管的集電極與電容的第二端相連后接地。PNP型三極管的射極和電容的第一端相連后與輔助電源PWM控制器的使能管腳SS連接。請(qǐng)參照?qǐng)D2，本發(fā)明空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路的第二具體實(shí)施例，與第一具體實(shí)施例的區(qū)別僅在于:信號(hào)隔離變送電路20中刪除了電阻R2，光耦Ul的集電極直接連接到電路電源VCC。施密特觸發(fā)電路30中刪除了電阻R4和電阻R5，第一施密特觸發(fā)器I的輸出端直接連接到第二施密特觸發(fā)器2的第一輸入端和第二輸入端，第二施密特觸發(fā)器2的輸出端直接連接到第三施密特觸發(fā)器3的第一輸入端和第二輸入端，輔助電源PWM控制器使能控制電路40中刪除了電阻R7和電容Cl，NPN型三級(jí)管被換成了一 PNP型三極管。PNP型三極管Ql的基極通過(guò)電阻R6連接至第三施密特觸發(fā)器3的輸出端，PNP型三極管Ql的集電極與地連接，PNP型三極管Ql的射極和輔助電源PWM控制器的使能管腳SS連接。第二具體實(shí)施例工作原理與第一具體實(shí)施例基本相同
[0019]本發(fā)明空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，使用了穩(wěn)壓二極管、光耦、三極管、帶邏輯與非功能的施密特觸發(fā)器、電阻和電容等元件實(shí)現(xiàn)了空心陰極觸持極電源的自動(dòng)切換，電路簡(jiǎn)單可靠，易于實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，包括:連接在主電源輸出端的電壓識(shí)別電路、電路電源、連接在電路電源與地之間的信號(hào)隔離變送電路和施密特觸發(fā)電路、輔助電源PWM控制器使能控制電路，所述電壓識(shí)別電路通過(guò)信號(hào)隔離變送電路與所述施密特觸發(fā)電路相連，所述施密特觸發(fā)電路的輸出端與輔助電源PWM控制器使能控制電路的輸入端相連，所述電壓識(shí)別電路檢測(cè)到主電源輸出端電壓大于輔助電源啟動(dòng)閾值后，驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)隔離變送電路工作，所述信號(hào)隔離變送電路將隔離處理后的信號(hào)送入所述施密特觸發(fā)電路，所述施密特觸發(fā)電路對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后送入所述輔助電源PWM控制器使能控制電路用以控制輔助電源PWM控制器啟動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述電壓識(shí)別電路包括穩(wěn)壓二極管、電阻R1，所述穩(wěn)壓二極管的陰極與所述主電源輸出端的正端連接，所述電阻Rl的第一端與所述電源輸出端的負(fù)連接，所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極和電阻Rl的第二端連接到信號(hào)隔離變送電路輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述信號(hào)隔離變送電路包括光耦、電阻R2和電阻R3，所述光耦的陽(yáng)極連接至所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極，光耦的陰極連接至所述電阻Rl的第二端，光耦的集電極通過(guò)電阻R2連接至電路電源，光耦的射極連接所述施密特觸發(fā)電路的輸入端并通過(guò)電阻R3接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述施密特觸發(fā)電路包括三個(gè)或以上帶邏輯功能的施密特觸發(fā)器，以滿足所需的邏輯控制和信號(hào)延遲時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述施密特觸發(fā)電路包括第一施密特觸發(fā)器、第二施密特觸發(fā)器、第三施密特觸發(fā)器，所述第一施密特觸發(fā)器的第一輸入端和第二輸入端連接至所述光耦的射極，所述第一施密特觸發(fā)器的輸出端通過(guò)電阻R4連接至所述第二施密特觸發(fā)器的第一輸入端和第二輸入端，所述第二施密特觸發(fā)器的輸出端連接至第三施密特觸發(fā)器的第二輸入端，所述第三施密特觸發(fā)器的第一輸入端通過(guò)電阻R5連接電路電源，所述第三施密特觸發(fā)器的輸出端連接所述輔助電源PWM控制器使能控制電路的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述輔助電源PWM控制器使能控制電路包括電阻R6、電阻R7、NPN型三極管、電容，所述NPN型三極管的基極通過(guò)所述電阻R7接地并通過(guò)電阻R6連接至所述第三施密特觸發(fā)器的輸出端，所述NPN型三極管的射極與所述電容的第二端相連后接地，所述NPN型三極管的集電極和所述電容的第一端相連后與所述輔助電源PWM控制器的使能管腳SS連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述輔助電源PWM控制器使能控制電路包括電阻R6、電阻R7、PNP型三極管、電容，所述PNP型三極管的基極通過(guò)所述電阻R7接地并通過(guò)電阻R6連接至所述第三施密特觸發(fā)器的輸出端，所述PNP型三極管的集電 極與所述電容的第二端相連后接地，所述PNP型三極管的射極和所述電容的第一端相連后與所述輔助電源PWM控制器的使能管腳SS連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述信號(hào)隔離變送電路包括光耦、電阻R3，所述光耦的陽(yáng)極連接至所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極，光耦的陰極連接至所述電阻Rl的第二端，光耦的集電極連接至電路電源，光耦的射極連接所述施密特觸發(fā)電路的輸入端并通過(guò)電阻R3接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述施密特觸發(fā)電路包括第一施密特觸發(fā)器、第二施密特觸發(fā)器、第三施密特觸發(fā)器，所述第一施密特觸發(fā)器的第一輸入端和第二輸入端連接至所述光耦的射極，所述第一施密特觸發(fā)器的輸出端連接至所述第二施密特觸發(fā)器的第一輸入端和第二輸入端，所述第二施密特觸發(fā)器的輸出端連接至第三施密特觸發(fā)器的第一輸入端和第二輸入端，所述第三施密特觸發(fā)器的輸出端連接所述輔助電源PWM控制器使能控制電路的輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空心陰極觸持極電源自動(dòng)切換電路，其特征在于，所述輔助電源PWM控制器使能控制電路包括電阻R6、PNP型三極管，所述PNP型三極管的基極通過(guò)電阻R6連接至所述第三施密特觸發(fā)器的輸出端，所述PNP型三極管的集電極接地，所述PNP型三極管的 射極與所述輔助電源PWM控制器的使能管腳SS連接。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK103914096SQ201410097477
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】邱剛, 康小錄, 張敏 申請(qǐng)人:上?？臻g推進(jìn)研究所