專利名稱：一種大磁矩磁力矩器能量泄放控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量泄放的控制方法，特別涉及一種適用于大磁矩磁力矩器能量泄放的控制方法。
背景技術(shù)：
磁力矩器是航天器的執(zhí)行部件之一，由磁力矩器本體和為其提供特定激磁電流的驅(qū)動(dòng)電路組成，在航天器姿態(tài)控制方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前國際上使用的磁力矩器輸出磁矩通常為5 lOOOAm2，國內(nèi)航天器上使用的磁力矩器通常輸出磁矩在25 400Am2。目前我國正在建設(shè)空間實(shí)驗(yàn)室，所研制的航天器在體積和重量方面都很龐大，姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力及動(dòng)量卸載的要求都很高，導(dǎo)致對(duì)磁力矩器輸出磁矩的要求也很高，為此開發(fā)了輸出磁矩在1500 2000Am2的磁力矩器產(chǎn)品。目前磁力矩器能量泄放控制電路是在主回路中各驅(qū)動(dòng)管兩端分別反并聯(lián)一個(gè)二極管，當(dāng)驅(qū)動(dòng)回路關(guān)斷時(shí)，通過該二極管將磁力矩器的能量泄放到電源上。但是磁力矩器本體具有電感特性，當(dāng)輸出磁矩小時(shí)，其電感量也小；輸出磁矩大幅增加時(shí)，其電感量也將大幅增加。目前的磁力矩器能量泄放控制電路只能應(yīng)用于輸出磁矩在25 400Am2的磁力矩器產(chǎn)品，因?yàn)槠潆姼辛坎淮?，在進(jìn)行能量的泄放過程中，能量可以被電源和地線之間的電容吸收，而不對(duì)電源電壓造成影響。而大磁矩磁力矩器的電感量約為十幾H，最大激磁電流為幾百mA，在能量泄放時(shí)，如果仍然采用目前磁力矩器能量泄放控制電路，將會(huì)產(chǎn)生激磁電流對(duì)電源電壓充電的現(xiàn)象，導(dǎo)致電源電壓升高，最壞情況下可將電源電壓升高至標(biāo)稱電壓值的4 5倍，使驅(qū)動(dòng)電路中與電源相連的器件的工作電壓大幅升高，造成器件損壞。因此現(xiàn)有技術(shù)不能滿足大磁矩磁力矩器能量泄放的控制要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種能夠適用于大磁矩磁力矩器能量泄放的控制電路。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種大磁矩磁力矩器能量泄放控制電路，包括大能量單獨(dú)泄放電路和H橋驅(qū)動(dòng)電路；大能量單獨(dú)泄放電路包括二極管D5、PNP型三極管Q5、NPN型三極管Q6、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4 ；電源端作為大能量單獨(dú)泄放電路的輸入端同時(shí)接至二極管D5的正端和電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接至三極管Q5的基極；二極管D5的負(fù)端接至三極管Q5的發(fā)射極和電阻R2的公共端，電阻R2的另一端接至三極管Q6的集電極；三極管Q5的集電極接至電阻R3的一端，電阻R3的另一端接至電阻R4的一端，電阻R4的另一端接至三極管Q6的發(fā)射極；三極管Q6的基極接至電阻R3和電阻R4的公共端，三極管Q6的發(fā)射極和電阻R4的公共端作為泄放電路的輸出端接地出橋驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管Ql、NPN型三極管Q2、NPN型三極管Q3、NPN型三極管Q4、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4 ;二極管D5的負(fù)端作為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端接至三極管Ql的集電極、三極管Q3的集電極、二極管Dl的負(fù)端和二極管D3的負(fù)端的公共端；三極管Ql的基極、三極管Q2的基極、三極管Q3的基極、三極管Q4的基極作為H橋驅(qū)動(dòng)電路另外4個(gè)輸入端，分別外接邏輯控制信號(hào)ql、邏輯控制信號(hào)q2、邏輯控制信號(hào)q3、邏輯控制信號(hào)q4 ;三極管Q2的發(fā)射極、三極管Q4的發(fā)射極、二極管D2的正端和二極管D4的正端同時(shí)接地線；三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q2的集電極、二極管Dl的正端和二極管D2的負(fù)端同時(shí)接至磁力矩器本體的引出端a ;三極管Q3的發(fā)射極、三極管Q4的集電極、二極管D3的正端和二極管D4的負(fù)端同時(shí)接至磁力矩器本體的引出端b ;H橋驅(qū)動(dòng)電路正向工作時(shí)，采用H橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行能量泄放，邏輯控制信號(hào)ql處于脈寬調(diào)制狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)q4處于高電平狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)q2和邏輯控制信號(hào)q3都處于低電平狀態(tài)；H橋驅(qū)動(dòng)電路負(fù)向工作時(shí)，采用H橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行能量泄放，邏輯控制信號(hào)q3處于脈寬調(diào)制狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)q2處于高電平狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)ql和邏輯控制信號(hào)q4都處于低電平狀態(tài)出橋驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)歷過渡時(shí)段時(shí)，采用大能量單獨(dú)泄放電路進(jìn)行能量泄放，邏輯控制信號(hào)ql、邏輯控制信號(hào)q2、邏輯控制信號(hào)q3和邏輯控制信號(hào)q4都處于低電平狀態(tài)；所述的過渡時(shí)段為H橋驅(qū)動(dòng)電路正、負(fù)向工作轉(zhuǎn)換工作過程中所經(jīng)歷的時(shí)段。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)本發(fā)明采用大能量單獨(dú)泄放電路，解決了大磁矩磁力矩器對(duì)電源電壓充電的問題。且該電路僅由三極管和電阻組成，電路結(jié)構(gòu)簡單可靠；利用三極管的導(dǎo)通特性，可迅速將磁力矩器本體的能量泄放掉，適用范圍更廣，能夠滿足不同規(guī)格磁力矩器本體能量泄放的要求。(2)本發(fā)明采用二極管將電源電壓和能量泄放電路隔離，使電源線上的電流只能單向?qū)?，避免磁力矩器能量泄放?duì)其產(chǎn)生影響，起到保護(hù)作用。(3)本發(fā)明H橋驅(qū)動(dòng)電路中工作的一對(duì)三極管，上橋的三極管工作在脈寬調(diào)制狀態(tài)，下橋的三極管工作在常導(dǎo)通狀態(tài)，通常情況下可利用H橋驅(qū)動(dòng)電路本身對(duì)磁力矩器能量進(jìn)行泄放，只有當(dāng)H橋驅(qū)動(dòng)電路換向時(shí)，大能量單獨(dú)泄放電路才導(dǎo)通。由于大能量單獨(dú)泄放電路不長期工作，可有效減小電路的功耗，提聞電路的使用壽命。


圖1為本發(fā)明能量泄放控制電路示意圖；圖2為本發(fā)明H橋驅(qū)動(dòng)電路邏輯控制信號(hào)關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述:如圖2所示，定義11時(shí)段內(nèi)H橋驅(qū)動(dòng)電路為正向工作，t2時(shí)段內(nèi)H橋驅(qū)動(dòng)電路為負(fù)向工作，那么t2時(shí)段相對(duì)于tl時(shí)段稱之為H橋驅(qū)動(dòng)電路換向，t’時(shí)段是H橋驅(qū)動(dòng)電路換向過程中的過度時(shí)段，在t’時(shí)段內(nèi)三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4都處于關(guān)閉狀態(tài)。也就是說在t’時(shí)段內(nèi)才采用大能量單獨(dú)泄放電路，其他時(shí)段大能量單獨(dú)泄放電路都不工作。大磁矩磁力矩器的電感量很大，工作時(shí)存儲(chǔ)的能量也很大，采用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)其能量進(jìn)行泄放，將會(huì)造成磁力矩器的激磁電流對(duì)供電電源充電的現(xiàn)象。為解決此問題，本發(fā)明提出了一種大磁矩磁力矩器能量泄放控制電路，包括大能量單獨(dú)泄放電路和H橋驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)磁力矩器工作狀態(tài)的不同采用不同的電路進(jìn)行能量泄放。只有在H橋驅(qū)動(dòng)電路換向過程中的過度時(shí)段，才采用大能量單獨(dú)泄放電路，該電路是將磁力矩器本體上的大部分能量轉(zhuǎn)移到泄放電路中的功率器件上，以達(dá)到能量泄放的目的；其它工作狀態(tài)下，都利用H橋驅(qū)動(dòng)電路本身對(duì)磁力矩器能量進(jìn)行泄放，利用H橋中的功率管和二極管以及磁力矩器本體，構(gòu)成導(dǎo)通回路，使磁力矩器本體的能量逐漸泄放掉。如圖1所示，磁力矩器本體的驅(qū)動(dòng)電路采用H橋驅(qū)動(dòng)的形式，磁力矩器本體的兩個(gè)引出端a、b分別接至H橋驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)輸出端。Vcc為兩個(gè)電路供電，在Vcc和V+端之間加一個(gè)二極管D5，保證磁力矩器能量泄放時(shí)不會(huì)對(duì)電源Vcc造成充電現(xiàn)象。在經(jīng)歷H橋驅(qū)動(dòng)電路換向過程中的過度時(shí)段時(shí)，利用大能量單獨(dú)泄放電路和H橋驅(qū)動(dòng)電路中的二極管Dl (或D3)和二極管D4 (或D2)，形成:磁力矩器本a (或b)端-二極管Dl (或D3) -V+-大能量單獨(dú)泄放電路-地線-二極管D4 (或D2)-磁力矩器本體b (或a)端的泄放通路。當(dāng)H橋驅(qū)動(dòng)電路正向工作或負(fù)向工作時(shí)，大能量單獨(dú)泄放電路不導(dǎo)通，也不工作。大能量單獨(dú)泄放電路包括二極管D5、PNP型三極管Q5、NPN型三極管Q6和電阻Rl R4。電源端Vcc作為大能量單獨(dú)泄放電路的輸入端接至電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接至三極管Q5的基極；V+作為大能量單獨(dú)泄放電路的另一輸入端接至三極管Q5的發(fā)射極和電阻R2的公共端，電阻R2的另一端接至三極管Q6的集電極；三極管Q5的集電極接至電阻R3，電阻R3的另一端接至電阻R4，電阻R4的另一端接至三極管Q6的發(fā)射極；三極管Q6的基極接在電阻R3和電阻R4的公共端，三極管Q6的發(fā)射極和電阻R4的公共端作為泄放電路的輸出端接地；當(dāng)經(jīng)歷H橋驅(qū)動(dòng)電路換向過程中的過度時(shí)段時(shí)，磁力矩器本體所產(chǎn)生的反電勢將會(huì)使V+端的電壓升高，當(dāng)V+端的電壓值超過Vcc端0.7V時(shí)，Q5導(dǎo)通，而后Q6導(dǎo)通，形成:磁力矩器本a (或b)端-二極管Dl (或D3) -V+-電阻R2-三極管Q6-地線-二極管D4 (或D2)-磁力矩器本體b (或a)端的泄放通路，將磁力矩器本體的能量泄放掉。當(dāng)H橋驅(qū)動(dòng)電路正向工作或負(fù)向工作時(shí):利用H橋驅(qū)動(dòng)電路中的三極管Q2(或Q4)和二極管D4 (或D2)，形成:磁力矩器本體a (b)端-Q2 (或Q4)-地線-D4 (或D2)-磁力矩器本體b (a)端的泄放通路。H橋驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管Ql Q4和二極管Dl D4，H橋驅(qū)動(dòng)電路的四個(gè)邏輯控制信號(hào)ql q4的時(shí)序關(guān)系如圖2所示。在tl時(shí)段內(nèi)Ql和Q4所在的一對(duì)橋臂工作，Q3和Q2所在的一對(duì)橋臂不工作；在t2時(shí)段內(nèi)Q3和Q2所在的一對(duì)橋臂工作，Ql和Q4所在的一對(duì)橋臂不工作。工作的一對(duì)橋臂中，上橋臂的三極管Ql (或Q3)工作在脈寬調(diào)制狀態(tài)，下橋臂的三極管Q4(或Q2)工作在常導(dǎo)通狀態(tài)。不工作的一對(duì)橋臂上的三極管始終處于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種大磁矩磁力矩器能量泄放控制電路，其特征在于:包括大能量單獨(dú)泄放電路和H橋驅(qū)動(dòng)電路；大能量單獨(dú)泄放電路包括二極管D5、PNP型三極管Q5、NPN型三極管Q6、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4;電源端作為大能量單獨(dú)泄放電路的輸入端同時(shí)接至二極管D5的正端和電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接至三極管Q5的基極；二極管D5的負(fù)端接至三極管Q5的發(fā)射極和電阻R2的公共端，電阻R2的另一端接至三極管Q6的集電極；三極管Q5的集電極接至電阻R3的一端，電阻R3的另一端接至電阻R4的一端，電阻R4的另一端接至三極管Q6的發(fā)射極；三極管Q6的基極接至電阻R3和電阻R4的公共端，三極管Q6的發(fā)射極和電阻R4的公共端作為泄放電路的輸出端接地出橋驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管Ql、NPN型三極管Q2、NPN型三極管Q3、NPN型三極管Q4、二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4 ;二極管D5的負(fù)端作為H橋驅(qū)動(dòng)電路的輸入端接至三極管Ql的集電極、三極管Q3的集電極、二極管Dl的負(fù)端和二極管D3的負(fù)端的公共端；三極管Ql的基極、三極管Q2的基極、三極管Q3的基極、三極管Q4的基極作為H橋驅(qū)動(dòng)電路另外4個(gè)輸入端，分別外接邏輯控制信號(hào)ql、邏輯控制信號(hào)q2、邏輯控制信號(hào)q3、邏輯控制信號(hào)q4 ;三極管Q2的發(fā)射極、三極管Q4的發(fā)射極、二極管D2的正端和二極管D4的正端同時(shí)接地線；三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q2的集電極、二極管Dl的正端和二極管D2的負(fù)端同時(shí)接至磁力矩器本體的引出端a ;三極管Q3的發(fā)射極、三極管Q4的集電極、二極管D3的正端和二極管D4的負(fù)端同時(shí)接至磁力矩器本體的引出端b ;H橋驅(qū)動(dòng)電路正向工作時(shí)，采用H橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行能量泄放，邏輯控制信號(hào)ql處于脈寬調(diào)制狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)q4處于高電平狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)q2和邏輯控制信號(hào)q3都處于低電平狀態(tài)；H橋驅(qū)動(dòng)電路負(fù)向工作時(shí)，采用H橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行能量泄放，邏輯控制信號(hào)q3處于脈寬調(diào)制狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)q2處于高電平狀態(tài)，邏輯控制信號(hào)ql和邏輯控制信號(hào)q4都處于低電平狀態(tài)；H橋驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)歷過渡時(shí)段時(shí)，采用大能量單獨(dú)泄放電路進(jìn)行能量泄放，邏輯控制信號(hào)ql、邏輯控制信號(hào)q2、邏輯控制信號(hào)q3和邏輯控制信號(hào)q4都處于低電平狀態(tài)；所述的過渡時(shí)段為H橋驅(qū)動(dòng)電路正、負(fù)向工作轉(zhuǎn)換工作過程中所經(jīng)歷的時(shí)段。
全文摘要
本發(fā)明一種大磁矩磁力矩器能量泄放控制電路，包括大能量單獨(dú)泄放電路和H橋驅(qū)動(dòng)電路；當(dāng)H橋驅(qū)動(dòng)電路換向時(shí)，采用大能量單獨(dú)泄放電路，該電路是將磁力矩器本體上的大部分能量轉(zhuǎn)移到泄放電路中的功率器件上，以達(dá)到能量泄放的目的；其它工作狀態(tài)下，都利用H橋驅(qū)動(dòng)電路本身對(duì)磁力矩器能量進(jìn)行泄放，利用H橋電路中的功率管和二極管以及磁力矩器本體，構(gòu)成導(dǎo)通回路，使磁力矩器本體的能量逐漸泄放掉。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單可靠、功耗低、使用壽命長、適用范圍廣，能夠滿足不同規(guī)格磁力矩器本體能量泄放的要求。
文檔編號(hào)H02M7/217GK103107718SQ20121050142
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者范佳堃, 孟海江, 曹劍, 徐勤超, 張磊, 展毅, 吳碩 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所