具有较强适应性的固体点火模块的制作方法

本实用新型涉及固体继电器技术领域，具体涉及一种具有较强适应性的固体点火模块。

背景技术：

随着航空航天、船舰及兵器系统系统逐步转向全电化，传统基于电磁继电器的电磁点火模块存在诸多弊端。虽然基于固态继电器的固体点火模块能较好的弥补这些缺陷，且性能更优异，便于系统集成，但是现有固体点火模块却存在以下不足：a)模块的接通过渡时间较长，开关损耗较高，影响模块寿命；b)滤波参数线性度不高，调整参数需专业技术人员；c)电容释放电路参数与模块输入电流关联度较高，调整限制较大；d)模块无常闭触点；e)模块输出端具有极性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的是现有点火模块稳定性差和适应性不强的问题，提供一种具有较强适应性的固体点火模块。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

具有较强适应性的固体点火模块，包括门限电路、滤波电路、固体继电器通用电路和输出电路；门限电路的输入端形成固体点火模块的输入，门限电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接固体继电器通用电路的输入端，固体继电器通用电路的输出端连接输出电路的输入端，输出电路的输出触点形成固体点火模块的输出。

上述方案中，滤波电路由电阻r1～r7,三极管v2～v4和v6～v8，稳压管v1、v9,二极管v5，以及电容c1组成；电阻r1的一端形成滤波电路的输入端正极；电阻r1的另一端与稳压管v1负极，三极管v2、v3和v7的发射极，以及电阻r5的一端连接；三极管v2的基极，三极管v3基极和集电极和三极管v4的发射极相连；三极管v2的集电极、三极管v4的基极和电阻r2的一端相连；三极管v4的集电极、电阻r7的一端，电阻r4的一端，三极管v6的基极和二极管v5的正极相连；二极管v5的负极、三极管v6的发射极和电容c1的一端相连；三极管v6的集电极与电阻r3的一端连接；电阻r7的另一端与三极管v8的基极连接；三极管v8的发射极与稳压管v9的负极连接；三极管v8的集电极与电阻r5的另一端和电阻r6的一端连接；电阻r6的另一端与三极管v7基极连接；稳压管v1和v9的正极，电容c1的另一端，以及电阻r2～r4的另一端相连后，形成滤波电路的输入端负极和输出端负极。

上述方案中，输出电路由稳压管v10、v11,电阻r8～r10,以及场效应管q1～q3组成；稳压管v10的正极和场效应管q1的栅极相连后，形成输出电路的第一组输入的一端，稳压管v10的负极和电阻r8的一端相连后，形成输出电路的第一组输入的另一端；场效应管q1的漏极形成输出电路的第一输出触点；电阻r8的另一端与场效应管q1的源极相连后，形成输出电路的第二输出触点；稳压管v11的负极与电阻r9和r10的一端相连后，形成输出电路的第二组输入的一端；稳压管v11的正极形成输出电路的第二组输入的另一端；电阻r9的另一端接场效应管q2的栅极；电阻r10的另一端接场效应管q3的栅极；场效应管q2的漏极形成输出电路的第三输出触点；场效应管q2和q3的源极与稳压管v11的正极相连后，形成输出电路的第四输出触点；场效应管q3的漏极形成输出电路的第五输出触点。

上述方案中，场效应管q1为n沟道耗尽型场效应管；场效应管q2和q3为n沟道增强型场效应。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1、对输入信号具有滤波功能，保证接通可靠性，同时具备常闭触点和常开触点及其中间点，可根据不同场合选择输出方式，使用灵活多变。

2、滤波参数可调节范围较宽并可实现线性调节，稳定度高，参数设置简单，且接通过渡时间短，开关损耗小，适应性强。

3、输出包括常闭触点，无极性常开触点及其中间点，使用方法上可类似于电磁继电器，也可按照固体继电器使用方法使用，用户可根据使用习惯进行选择，使用方法灵活多变，适应性强，应用便捷。

4、门限电路作为输入初级电路，可有效识别点火模块的接通电压与关断电压，可设置两电压处于不同的电压值水平。

附图说明

图1为具有较强适应性的固体点火模块的电路原理图。

图2a)～e)为图1的使用示例图(其中输出电路采用简化绘制)。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本实用新型进一步详细说明。

参见图1，一种具有较强适应性的固体点火模块，包括门限电路、滤波电路、固体继电器通用电路和输出电路。门限电路的输入端形成固体点火模块的输入，门限电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接固体继电器通用电路的输入端，固体继电器通用电路的输出端连接输出电路的输入端，输出电路的输出触点形成固体点火模块的输出。门限电路形成固体点火模块的一级控制电路，其作用是识别有效电压。滤波电路和固体继电器通用电路形成固体点火模块的二级控制电路，滤波电路可滤掉无效控制信号，保证后级固体继电器通用电路可靠动作，且电路参数可根据滤除的杂波信号特征进行设置。输出电路执行固体点火模块的输出。

所述滤波电路由电阻r1～r7,三极管v2～v4和v6～v8，稳压管v1、v9,二极管v5，以及电容c1组成。电阻r1的一端形成滤波电路的输入端正极。电阻r1的另一端与稳压管v1负极，三极管v2、v3和v7的发射极，以及电阻r5的一端连接。三极管v2的基极，三极管v3基极和集电极和三极管v4的发射极相连。三极管v2的集电极、三极管v4的基极和电阻r2的一端相连。三极管v4的集电极、电阻r7的一端，电阻r4的一端，三极管v6的基极和二极管v5的正极相连。二极管v5的负极、三极管v6的发射极和电容c1的一端相连。三极管v6的集电极与电阻r3的一端连接。电阻r7的另一端与三极管v8的基极连接。三极管v8的发射极与稳压管v9的负极连接。三极管v8的集电极与电阻r5的另一端和电阻r6的一端连接。电阻r6的另一端与三极管v7基极连接。稳压管v1和v9的正极，电容c1的另一端，以及电阻r2～r4的另一端相连后，形成滤波电路的输入端负极和输出端负极。

电阻r1和稳压管v1构成滤波电路的稳压源电路,通过调整电阻r1和稳压管v1的匹配值可适应较宽的电压范围。三极管v2～v4和电阻r2组成滤波电路的恒流源电路，该电路输出恒定的电流，可保证电容充电的线性度。恒流源电路与二极管v5和电容c1又共同组成滤波电路的线性充电回路，参数可线性调节，稳定度高。二极管v5、电容c1、三极管v6与电阻r3和r4组成滤波电路的放电回路，该放电回路参数调整除电容c1值外几乎不影响电路的其他参数，与其他电路关联度低，可实现单独调节，调节范围宽。电阻r5～r7,三极管v7和v8与稳压管v9组成滤波电路的阈值电路，该阈值电路中v7的驱动电流经v8放大，可使v7迅速进入饱和导通状态，从而可加速点火模块导通，缩短模块接通过渡时间，减小开关损耗。

流过三极管v4集电极的电流icv4可由如下公式(1)得出：

icv4＝(ev1-ev2(ce))/r2(1)

其中，ev1为稳压管v1稳压值，ev2(ce)为三极管v2饱和管压降，电阻值要求r4远大于r2；

电容c1实时充电电压值ec1可由如下公式(2)得出：

其中，e0为电容c1初始电压，i(t)为电容充电电流，c为c1电容值。

电容c1主要通过三极管v6发射极后经集电极与电阻r3放电，少量通过v6基极与r4放电，三极管的β值较大时，放电回路的时间常数τ＝cr3。

电容c1电容充满电后电压值为：

e＝ev9+uon(v8)+icv4r7-uv5(3)

其中，ev9为稳压管v9稳压值，uon(v8)为三极管be极开启电压，uv5为二极管导通压降；icv4为电容c1的充电电流即恒流源电流。

电容c1充电时间为：

t＝(ec1-e0)/cicv4(4)

电容c1充电达到阈值电路阈值电压所需时间为：

tmax＝(ev9+uon(v8)+icv4r7-uv5-e0)/cicv4(5)

电容c1放电时间为3τ。滤波电路可滤掉脉冲宽度小于tmax且断电时间大于等于3τ的杂波控制信号。

所述输出电路由稳压管v10、v11,电阻r8～r10,以及场效应管q1～q3组成。其中场效应管q1为n沟道耗尽型场效应管；场效应管q2和q3为n沟道增强型场效应。稳压管v10的正极和场效应管q1的栅极相连后，形成输出电路的第一组输入的一端，稳压管v10的负极和电阻r8的一端相连后，形成输出电路的第一组输入的另一端。场效应管q1的漏极形成输出电路的第一输出触点。电阻r8的另一端与场效应管q1的源极相连后，形成输出电路的第二输出触点。稳压管v11的负极与电阻r9和r10的一端相连后，形成输出电路的第二组输入的一端。稳压管v11的正极形成输出电路的第二组输入的另一端。电阻r9的另一端接场效应管q2的栅极。电阻r10的另一端接场效应管q3的栅极。场效应管q2的漏极形成输出电路的第三输出触点。场效应管q2和q3的源极与稳压管v11的正极相连后，形成输出电路的第四输出触点。场效应管q3的漏极形成输出电路的第五输出触点。

输出电路具有使用方式多样，应用便捷，灵活度高的特点。第一输出触点和第二输出触点构成一对常闭触点。第三输出触点和第五输出触点构成一对常开触点，且该对触点使用时无极性。第三输出触点和第四输出触点构成一对常开触点，第四输出触点和第五输出触点构成一对常开触点。第四输出触点还可作为第三输出触点和第五输出触点的中间点。

图2a)为上述具有较强适应性的固体点火模块的第一种应用实例，输出电路的第一输出触点与电源vdd连接，第二输出触点经由信号检测回路接地，第三输出触点与电源vcc连接，第四输出触点悬置，第五输出触点经由点火负载接地。

第一输出触点和第二输出触点作为信号检测转换触点，系统上电后检测回路可检查到高电平信号，当点火模块动作时触点断开，检测回路检测到低电平，可根据信号电平的状态来判别点火模块的动作状态。第三输出触点和第五输出触点作为点火控制触点，在接受到有效控制信号后，触点闭合，整个点火回路接通，完成点火动作。该使用方法类似于电磁继电器使用方法，可直接完成替换。

图2b)为上述具有较强适应性的固体点火模块的第二种应用实例，输出电路的第一输出触点与电源vdd连接，第二输出触点经由信号检测回路接地，第三输出触点经由点火负载接地，第四输出触点悬置，第五输出触点与电源vcc连接。

第一输出触点和第二输出触点作为信号检测转换触点，系统上电后检测回路可检查到高电平信号，当点火模块动作时触点断开，检测回路检测到低电平，可根据信号电平的状态来判别点火模块的动作状态。第三输出触点和第五输出触点作为点火控制触点，在接受到有效控制信号后，触点闭合，整个点火回路接通，完成点火动作。使用方法类似于电磁继电器使用方法，可直接完成替换。

图2c)为上述具有较强适应性的固体点火模块的第三种应用实例，输出电路的第一输出触点与电源vcc连接，第二输出触点经由其他负载接地，第三输出触点与电源vcc连接，第四输出触点经由串联的二极管和信号检测回路后接地，第五输出触点经由点火负载接地。

第一输出触点和第二输出触点构成的常闭触点与其他负载相连，其他负载可包括检测电路，用电设备等，该负载的供电状态与点火回路的供电状态互斥，点火模块接通后该负载断电，点火模块断电后该负载恢复供电。第三输出触点和第五输出触点作为点火控制触点，在接受到有效控制信号后，触点闭合，整个点火回路接通，完成点火动作。同时，第四输出触点通过二极管与信号检测回路连接，当点火模块接通后，信号检测回路检测到高电平，当点火模块断开后，信号检测回路检测到低电平，点火模块断开后，可隔断信号检测回路与点火回路，排除点火回路对信号检测的干扰，使检测到的点火模块动作信号更可靠。

图2d)为上述具有较强适应性的固体点火模块的第四种应用实例，输出电路的第一输出触点与电源vcc连接，第二输出触点经由其他负载接地，第三输出触点经由点火负载接地，第四输出触点经由串联的二极管和信号检测回路接地，第五输出触点与电源vcc连接。

第一输出触点和第二输出触点构成的常闭触点与其他负载相连，其他负载可包括检测电路，用电设备等，该负载的供电状态与点火回路的供电状态互斥，点火模块接通后该负载断电，点火模块断电后该负载恢复供电。第三输出触点和第五输出触点作为点火控制触点，在接受到有效控制信号后，触点闭合，整个点火回路接通，完成点火动作。同时，第四输出触点通过二极管与信号检测回路连接，当点火模块接通后，信号检测回路检测到高电平，当点火模块断开后，信号检测回路检测到低电平，点火模块断开后，可隔断信号检测回路与点火回路，排除点火回路对信号检测的干扰，使检测到的点火模块动作信号更可靠。

图2e)为上述具有较强适应性的固体点火模块的第五种应用实例，输出电路的第一输出触点与电源vdd连接，第二输出触点经由信号检测回路接地，第三输出触点与电源vcc连接，第四输出触点经由点火负载接地，第五输出触点与电源vcc连接。

第一输出触点和第二输出触点作为信号检测转换触点，系统上电后检测回路可检查到高电平信号，当点火模块动作时触点断开，检测回路检测到低电平，可根据信号电平的状态来判别点火模块的动作状态。第三输出触点和第五输出触点同时接在点火电源正端，第四输出触点与点火负载相连，该接法可直接实现点火线路的并联冗余设计及点火模块的动作检测。

需要说明的是，尽管以上本实用新型所述的实施例是说明性的，但这并非是对本实用新型的限制，因此本实用新型并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本实用新型原理的情况下，凡是本领域技术人员在本实用新型的启示下获得的其它实施方式，均视为在本实用新型的保护之内。