PDF《一种航空发动机稳频高能点火器》

同时研究 了一种放电管的新型替代电路,解决了航空点火器 在生产、使用过程中电子辐射对装配人员的人身损 害,提高点火器的工作寿命和可靠性.

1 工作原理 本文中新型稳频直流高能点火器主要由自动稳 频电路、脉宽调制电路、直流变换电路、高压整流、充 电电路、可控硅电压开关控制电路、放电电路等组 成. 采用自动稳频电路设计来稳定点火器输出的火 花频率,采用 R?S 触发器和振荡器组成脉宽调制器, 控制储能能量,采用可控硅控制高压电的导通. 原 理框图见图 1[6] . 图1新型稳频直流高能点火器原理图 当产品接通直流 14~30 V 电源时,通过自动稳 频电路、直流交换电路将低压直流电变换为高压交 流电,经过高压硅堆整流后对储能电容器充电,电容 器的电压达到一定数值后,通过可控硅电压开关电 路进行放电,电嘴产生火花,同时保证给火花足够的 能量. 该自动稳频电路为他激式,对环境温度和电 源电压不敏感,能够保证稳定的频率输出,振荡器和 RS 触发器组成脉宽调制器能保证稳定的能量输出.

2 电路设计 2.1 自动稳频电路设计 新型稳频直流高能点火器采用异步计数器作为 自动稳频电路控制发火频率,由R?S 触发器和

555 定时器构成并由多谐振荡器组成脉宽调制器,控制 储能能量. 该部分总电路如图

2 所示. 图2总电路图 其中采用由

14 位异步二进制计数器组成的自动 稳频电路输出方波信号,Q7 为输出端,输出频率 f [7] 为f=1T=128 * 2.5 * R9 C5 输出电压波形见图 3. 其中周期 T 为T=T2 - T1 =

510 ms 由555 定时器构成的多谐振荡器,受到来自 R? S 触发器的复位信号控制,产生周期性方波,触发 MOS 管Q1 ,开通直流变换电路[8] . 见图 4. 图3自动稳频电路输出电压波形 ・

5 1 ・ 第5期边靖洲,等:一种航空发动机新型稳频高能点火器 图4多谐振荡电路 电路中的 R4 和R5 与555 定时器内部的

3 个电 阻组成了分压器,其中,VCC 为定时器电源电压,由稳 压管 V3 确定,3 个5kΩ 的电阻为定时器内部电阻. 如果不考虑 U2 对C11 的充电,可以得到电容 C11 的充电时间 T1 和放电时间 T2 [9] 为T1 = (R6 + R7 )C11 ln VCC - V- T VCC - V+ T = (R6 + R7 )C11 ln2 T2 = R7 C11 ln

0 - V+ T

0 - V- T = R7 C11 ln2 2.2 直流变换电路设计 如图

5 所示,直流变换电路主要是靠脉冲变压 器来实现的[10] . 图5直流变换电路 其中,W1 是变压器的初级线圈,W2 是变压器 的次级线圈,W3 是变压器的控制级线圈.

555 定 时器

3 脚发出的高电平脉冲,周期性地将 Q1 场 效应管导通,利用脉冲变压器,将原边的低压直 流电通过线圈的电感特性,在次级线圈 W2 上感 应出高压交流电,输出电压经过高压二极管整流 后对储能电容器进行充电、储存能量;

同时,在控 制级线圈 W3 上感应出同频率的低压交流电,经过V6 整流后,对C10 进行充电,进入到 R?S 触发 器构成脉宽调制器,控制储能能量. 2.3 充电电路设计 为便于研究场效应管被夹断时次级回路各参数 的变化,充电电路可简化成图

6 所示的脉冲变压器 等效电路[11] . 图6脉冲变压器等效电路 图中 R1 为初级线圈 W1 的内电阻,R2 为次级线 圈W2 的内电阻,L1 为变压器的磁化电感,LP 为漏电 感. 当紧耦合时,假设耦合系数 K = 1,此时可求得: LP = (1 - K2 )L1 =

0 LM = K2 L1 若R2 ′ 为电阻 R2 等效应到初级的值 R2 ′ = R2 / n2