一种适用于点火芯片/固态继电器使用的点火电路的制作方法

本发明专利属于电气工程应用领域，具体涉及飞行器火工品点火电路设计技术领域。

背景技术：

当下随着飞行器综合电子集成需求的不断提高，电气功率控制电路重量体积控制要求也越来越高。其中火工品点爆控制电路的路数一般较多，传统设计中选用的电磁继电器隔离度好，但体积重量较大，在综合电子集成发展中是重点优化集成对象。

由于点爆电路为瞬时脉冲工作模式，工作时长一般为毫秒级别，所以瞬时过载能力强、耐力学环境能力突出的高集成度固态继电器模块或点火芯片就成为重要的换代产品，并很快得到大量应用。

传统的电磁继电器和现有的点火芯片/固态继电器控制电路均为双路冗余设计：即两路控制指令，分别控制两路继电器输出执行指令，两路执行指令在输出端并联，参见图1。

点火芯片/固态继电器显著优点包括耐力学环境强、瞬时过载能力高、易于集成缩小体积重量，非常适合综合电子集成的体积重量控制；但其缺点是一般为压控器件，控制指令易受干扰，非工作状态的隔离度、安全性，工作状态下的可靠性相对于冗余设计的电磁继电器组合有一定不足。

梳理点火芯片/固态继电器特点和安全性可靠性需求：

1)固态半导体开关没有机械结构，在毫秒级脉冲负载情况下一般散热设计需求很小，单位体积重量内能提供的控制通道数量远超过传统电磁继电器；

2)点火芯片一般为电压控制，虽然控制端有滤波、隔离等保护电路，但总体而言抗干扰性低于电磁继电器；

3)点火芯片是半导体电子开关，输出电路关断状态提供的隔离电阻有一定限制，会产生较小的微安或毫安级的漏电流，无法实现机械式电磁继电器的物理隔离；

4)点火电路需要很高的可靠性和安全性，当没有动作指令时应确保不能因干扰而误发，而有动作指令时应确保不能因个别通道问题而影响可靠性。

点火电路的可靠性和安全性事关型号的成败、人身安全等，为在点火控制方面推广固态继电器组合或点火芯片，需要采取一定的措施降低上述问题的影响。

技术实现要素：

本发明需解决技术问题是提供一种高隔离度、可靠性和安全性的，适用于高集成度点火芯片/固态继电器使用的点火电路。

为解决上述技术问题，本发明提出一种适用于高集成度点火芯片/固态继电器使用的点火电路，具有高隔离度、可靠性和安全性。采取技术解决方案如下：

选取点火芯片/固态继电器中的六个控制通道作为电路控制，将所选取的控制通分为三组，所述每组的控制通道输出受同一个控制指令控制，对三组的控制通道进行组合串接和并接，形成点火控制电路。

进一步的，所述点火芯片/固态继电器中的六个控制通设为k1-1、k1-2、k2-1、k2-2、k3-1、k3-2，k1-1控制通道和k1-2控制通道设为k1组，k2-1控制通道和k2-2控制通道设为k2组，k3-1控制通道和k3-2控制通道设为k3组。k1-1、k2-1控制通道串接构成一条支路；k1-2、k3-1控制通道串接构成一条支路；k3-2、k2-2控制通道串接构成一条支路，所述三条支路并联。

本发明总结出适用于点火芯片/固态继电器使用的优化电路，发挥其集成度高的优势，以增加部分控制通道的代价，采用多级控制、串并联组合、冗余设计，达到优化目标。本发明提供的高度集成点火电路设计，有效解决了点火芯片电路抗干扰能力差，隔离度、可靠性和安全性不如冗余设计的电磁继电器的缺陷，发挥出了点火芯片/固态继电器体积重量和耐力学环境优势。

附图说明

图1为传统电磁继电器火工品点火控制电路原理图；

图2为本发明点火芯片/固态继电器点火控制电路原理图。

具体实施方式

本发明具体实施方式为：

选取点火芯片/固态继电器中的六个控制通作为电路控制，将所选取的控制通分为三组，每组的控制通输出受同一个控制指令控制，对三组的控制通道进行组合串接和并接，形成点火控制电路。

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图2所示，为本发明点火芯片/固态继电器点火控制电路原理图。

k1-1、k1-2、k2-1、k2-2、k3-1、k3-2为点火芯片/固态继电器中的六个控制通道，将上述控制通道设为三组，k1-1控制通道和k1-2控制通道设为k1组，k2-1控制通道和k2-2控制通道设为k2组，k3-1控制通道和k3-2控制通道设为k3组。k1组中的k1-1控制通道和k1-2控制通道输出受同一个控制指令控制；k2组中的k2-1控制通道和k2-2控制通道输出受同一个控制指令控制；k3组中的k3-1控制通道和k3-2控制通道输出受同一个控制指令控制。k1-1、k2-1控制通道串接构成一条支路；k1-2、k3-1控制通道串接构成一条支路；k3-2、k2-2控制通道串接构成一条支路，上述三条支路并联，最终输出两路指令与限流电阻和火工品串接。

为了便于说明，在此引用电磁继电器的模型加以说明。k1-1和k1-2可理解为电磁继电器k1的两组触点通道；k2-1和k2-2可理解为电磁继电器k2的两组触点通道；k3-1和k3-2可理解为电磁继电器k3的两组触点通道。

电路的工作模式如下：

正常工作状态下，上位机向三组控制通道k1、k2、k3发出点火控制指令，k1-1、k1-2、k2-1、k2-2、k3-1、k3-2控制通道均接通，两路火工品均点火；

未发出点火指令状态下，一方面电源与火工品间有两级隔离阻抗，减小漏电流对火工品的安全性影响；另一方面，强干扰情况下，即使有一组通道误接通也不会造成火工品的误点爆，提高较高的安全防护性；

三组控制通道k1、k2、k3中有一组通道在故障或强干扰无法正常动作的情况下，电路仍然有1组或2组通道可以正常工作，从而保证两组火工品点爆。

本电路统筹考虑了使用点火芯片的火工品点爆电路的安全性和可靠性，能够在部分功能失效的情况下仍然实现点火功能。本发明电路与图1中传统点爆电路最大的区别是控制电路逻辑，代价是增加一组控制通道，而高集成度的点火芯片/固态继电器，使增加的重量和尺寸有限，相应重量尺寸指标仍大幅优于电磁继电器。而电磁继电器体积重量很大，且常开点可实现物理隔离，所以这种电路并不适用。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于点火芯片/固态继电器使用的点火电路，属于电气工程应用领域。本发明选取点火芯片/固态继电器中的六个控制通道作为电路控制，将所选取的控制通道分为三组，所述每组的控制通输出受同一个控制指令控制，对三组的控制通道进行组合串接和并接，形成点火控制电路。本发明有效解决了点火芯片电路抗干扰能力差，隔离度、可靠性和安全性不如冗余设计的电磁继电器的缺陷，发挥出了点火芯片/固态继电器体积重量和耐力学环境优势。

技术研发人员：杨波;黄胜村;吴勇;于承航;丁永恒
受保护的技术使用者：北京机电工程研究所
技术研发日：2019.06.12
技术公布日：2019.09.27