卫星火工品等效电路、控制方法和试验装置
阅读说明：本技术 卫星火工品等效电路、控制方法和试验装置 (Satellite initiating explosive device equivalent circuit, control method and test device ) 是由 闫奎 孙奎 陈明花 杨磊雨 朱新波 王君磊 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种卫星火工品等效电路、控制方法和试验装置,包括：数字控制电路、恒流负载电路、状态检测电路,所述数字控制电路与恒流负载电路连接,所述状态检测电路与数字控制电路连接。本发明采用采用DA输出控制运算放大器与MOS管模拟火工品恒流负载特性,通过状态检测电路与数字控制电路实现恒流负载持续时间控制,从而模拟卫星火工品起爆过程的瞬态电流特性,适用于各卫星火工品驱动电路调试测试、火工品等效试验。(The invention provides a satellite initiating explosive device equivalent circuit, a control method and a test device, which comprise the following steps: the circuit comprises a digital control circuit, a constant current load circuit and a state detection circuit, wherein the digital control circuit is connected with the constant current load circuit, and the state detection circuit is connected with the digital control circuit. The invention adopts DA output control operational amplifier and MOS tube to simulate the constant current load characteristic of the initiating explosive device, and realizes the constant current load duration control through the state detection circuit and the digital control circuit, thereby simulating the transient current characteristic of the satellite initiating explosive device in the detonation process, and being suitable for debugging test of each satellite initiating explosive device driving circuit and initiating explosive device equivalent test.)
技术领域
本发明涉及一种电路及其控制方法，具体地，涉及一种卫星火工品等效电路、控制方法和试验装置。
背景技术
火工品在卫星解锁装置中广泛应用，单路火工品起爆电流5A～10A，电流持续时间在200us到10ms不等，卫星控制指令宽度为80ms或160ms。火工品驱动电路调试测试及整星火工品等效实现采用电阻等效，回路电流受测试回路阻抗影响，电流持续时间与指令时间相同，因此通过减小等效电阻的方式保证安全，测试过程不能真实的等效火工品特性。这种测试方式不能满足火工品驱动电路性能测试需求。
在专利文献《一种便携式卫星等效器》CN200910195295.1可实现多路火工品起爆通路检测功能；专利《智能火工品等效器及脉冲时序信号测量方法》CN201210021810.6可实现火工品驱动电压及时序检测。与其相比，本发明不但可以完成多路火工品起爆通道电压与指令时序检测，还可以模拟真实火工品负载特性，可更有效的实现火工品驱动电路、回路功能与性能检测。
在专利文献《一种可重复使用能模拟瞬断特性的火工品等效装置》CN201420642708.2采用延时继电器实现火工品瞬断特性模拟，模拟时间为100ms。与其相比，本发明可以模拟火工品的真实熔断时间特性，且熔断时间可设置，适用于不同特性火工品瞬断特性的模拟，可更有效的实现火工品驱动电路性能检测。
在公开号为CN103997031A的中国专利文献中，公开了一种火工品控制电路及使用该控制电路的控制器，所述控制电路包括一个火工品控制支路或多个并联的火工品控制支路，所述火工品控制支路用于控制火工品起爆，每一所述火工品控制支路包括一个火工品桥丝或多个并联的火工品桥丝，所有所述火工品控制支路的公共正端通过一第一控制开关与一电源正端连接，所有所述火工品控制支路的公共负端通过一第二控制开关与所述电源的负端连接，所述第一控制开关及第二控制开关用于控制所述火工品控制电路的通断，每一所述火工品控制支路还包括一起爆开关，所述起爆开关用于控制每一所述火工品控制支路的通断。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星火工品等效电路、控制方法和试验装置。
根据本发明提供的一种卫星火工品等效电路，包括：数字控制电路、恒流负载电路、状态检测电路，所述数字控制电路与恒流负载电路连接，所述状态检测电路与数字控制电路连接。
优选的，所述数字控制电路包括第一FPGA芯片U6，第一DA转换器U1和第一AD转换器U2，所述第一DA转换器U1的一端和第一AD转换器U2的一端均与第一FPGA芯片U6连接。
优选的，所述恒流负载电路包括第一运放U3、第二运放U4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一MOS管Q1、第一三极管Q2以及第二三极管Q3；所述第一运放U3的同相输入端与第一DA转换器U1的另一端连接，所述第一运放U3的反向输入端分别连接第一AD转换器U2的另一端、第二运放U4的输出端以及第八电阻R8的一端连接，所述第一运放U3的输出端与第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端分别连接第一三极管Q2的基极和第二三极管Q3的集电极，所述第二三极管Q3的基极与第一FPGA芯片U6连接，所述第二三极管Q3的发射极与第一三极管Q2的发射极连接并接地，所述第一三极管Q2的集电极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端分别连接第一电阻R1的一端和第一MOS管Q1的栅极连接，所述第一电阻R1的另一端与第一MOS管Q1的源极连接，所述第一MOS管的漏极分别连接第一电阻R4的一端和第五电阻R5的一端，所述第二运放U4的同相输入端分别连接第五电阻R5的另一端和第二电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端接地，所述第二运放U4的反相输入端分别连接第七电阻R7的一端和第八电阻R8的另一端，所述第七电阻R7的另一端与第四电阻R4的另一端连接并接地。
优选的，所述状态检测电路包括第九电阻R9，第十电阻R10和第一光耦U5，所述第九电阻R9的一端与第一MOS管Q1的源极连接并构成VIN+端，所述第九电阻R9的另一端分别与第十电阻R10的一端和第一光耦U5的输入端连接，所述第十电阻R10的另一端与第四电阻R4的另一端连接并构成VIN-端，所述第一光耦U5的输出端与第一FPGA芯片U6连接。
根据本发明提供的一种卫星火工品试验装置，包含上述的卫星火工品等效电路。
根据本发明提供的一种卫星火工品等效电路控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：通过第一FPGA芯片U6和第一DA转换器U1设定火工品等效电流，通过第一FPGA芯片U6和第一DA转换器U1对恒流负载电路的负载电流波形进行采集；
步骤S2：当火工品起爆驱动电压信号输入时，恒流负载电路工作，第一运放U3和第二运放U4构成反馈系统控制第一MOS管Q1功率回路按照给定电流工作；
步骤S3：当火工品起爆驱动电压信号输入时，第一光耦U5的检测输入电压并产生定时触发信号，第一FPGA芯片U6接收触发信号并气动火工品等效电流持续时间计数，达到设定时间后通过第二三极管Q3关断恒流负载，同时第一DA转换器给定电流输出修改为0。
优选的，所述步骤S2中，第五电阻R5与第七电阻R7的阻值相等，所述第六电阻R6和第八电阻阻值相等，第一DA转换器U1给定电压为Vref，则恒流负载电流为：
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用采用DA输出控制运算放大器与MOS管模拟火工品恒流负载特性，通过状态检测电路与数字控制电路实现恒流负载持续时间控制，从而模拟卫星火工品起爆过程的瞬态电流特性；
2、本发明提供的等效电路适用于各卫星火工品驱动电路调试测试、火工品等效试验；
3、本发明提供的等效电路具有较高的测试安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中一种卫星火工品等效电路及其控制方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种卫星火工品等效电路，包括：数字控制电路、恒流负载电路、状态检测电路，所述数字控制电路与恒流负载电路连接，所述状态检测电路与数字控制电路连接。
数字控制电路包括第一FPGA芯片U6，第一DA转换器U1和第一AD转换器U2，所述第一DA转换器U1的一端和第一AD转换器U2的一端均与第一FPGA芯片U6连接。
恒流负载电路包括第一运放U3、第二运放U4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一MOS管Q1、第一三极管Q2以及第二三极管Q3；所述第一运放U3的同相输入端与第一DA转换器U1的另一端连接，所述第一运放U3的反向输入端分别连接第一AD转换器U2的另一端、第二运放U4的输出端以及第八电阻R8的一端连接，所述第一运放U3的输出端与第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端分别连接第一三极管Q2的基极和第二三极管Q3的集电极，所述第二三极管Q3的基极与第一FPGA芯片U6连接，所述第二三极管Q3的发射极与第一三极管Q2的发射极连接并接地，所述第一三极管Q2的集电极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端分别连接第一电阻R1的一端和第一MOS管Q1的栅极连接，所述第一电阻R1的另一端与第一MOS管Q1的源极连接，所述第一MOS管的漏极分别连接第一电阻R4的一端和第五电阻R5的一端，所述第二运放U4的同相输入端分别连接第五电阻R5的另一端和第二电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端接地，所述第二运放U4的反相输入端分别连接第七电阻R7的一端和第八电阻R8的另一端，所述第七电阻R7的另一端与第四电阻R4的另一端连接并接地。
状态检测电路包括第九电阻R9，第十电阻R10和第一光耦U5，所述第九电阻R9的一端与第一MOS管Q1的源极连接并构成VIN+端，所述第九电阻R9的另一端分别与第十电阻R10的一端和第一光耦U5的输入端连接，所述第十电阻R10的另一端与第四电阻R4的另一端连接并构成VIN-端，所述第一光耦U5的输出端与第一FPGA芯片U6连接。
本发明提供的一种卫星火工品等效电路控制方法，采用上述的卫星火工品等效电路，包括以下步骤：
步骤S1：通过第一FPGA芯片U6和第一DA转换器U1设定火工品等效电流，通过第一FPGA芯片U6和第一DA转换器U1对恒流负载电路的负载电流波形进行采集。通过第一FPGA芯片U6设置电流值和电流持续时间，电流值为1A～10A可调，电流持续时间不大于80ms，第一FPGA芯片U6、第一DA转换器U1实现火工品等效电流设定，电流设定值通过第一DA转换器U1输出，作为恒流负载电路的电流给定，第一FPGA芯片U6、第一DA转换器U1实现负载电流波形采集。
步骤S2：当火工品起爆驱动电压信号输入时，恒流负载电路工作，第一运放U3和第二运放U4构成反馈系统控制第一MOS管Q1功率回路按照给定电流工作，取R5＝R7、R6＝R8，DA给定电压为Vref时，恒流负载电流为：
步骤S3：当火工品起爆驱动电压信号输入时，第一光耦U5的检测输入电压并产生定时触发信号，第一FPGA芯片U6接收触发信号并气动火工品等效电流持续时间计数，达到设定时间后通过第二三极管Q3关断恒流负载，同时第一DA转换器给定电流输出修改为0。
本发明还介绍了一种卫星火工品试验装置，采用了上述的卫星火工品等效电路，在此不做赘述。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。