SCR磁阻电磁发射器基本系统组成:
1.电源系统
2.检测控制系统
3.放大驱动系统
4.高压功率系统
5.保护系统
还有一个不是必须的,但是以后会试验,即能量回收系统,此系统应该能提高能量利用率。
1.电源系统:
电源系统用来提供发射器所需的全部能源,总功率一般为几十瓦,太小则电容充电太慢,功率过大则电池可能无法承受或体积太大,输入电池供电电压一般为10~15V,太低则电流过大,效率低,太高电池数量过多,体积大。电源最少有两组输出,一组为高压输出,供高压储能电容充电,电压200~800V(看具体情况),一组为稳定的低压输出,供控制和放大驱动系统使用。高压输出由低压直流逆变得到,占全部消耗功率的绝大部分,常用的有非隔离BOOST回扫升压器,隔离回扫升压器(反激式变压器),推挽式升压器等(为减小体积,提高效率,一般都用高频他激),输出无须精确稳压,电压可有10V的波动。
低压输出一般电流较小,可直接将电池输出用线性稳压块稳压,这样稳定度高。
2.检测控制系统:
检测控制系统用来检测弹丸的位置,发出控制信号,达到控制弹丸中点断电的作用,有两种检测方案,一种是俄佬的磁感线圈检测(老贴里有原理介绍),还有一种是用光电二极管检测(光电三极管响应时间太长,不能用),信号经电压比较器(一般用LM339)或单片机处理后输出给放大驱动系统。
3.放大驱动系统:
由检测控制系统输出的控制信号电流很小,只有几毫安,而且波形也不能达到驱动功率半导体器件的要求,放大驱动系统主要是对信号进行放大,整形和隔离高低压部分以保证安全,由于瞬间驱动电流较大(几百毫安~1安),这部分一般由分立半导体器件构成,常用S8050,S8550这对互补对管,还常用到RC积分微分电路作波形整形。
4.高压功率系统:
高压功率系统由高压储能电容,功率半导体开关,发射线圈组成,功率半导体开关由两个SCR和若干二极管等组成十分经典的双管“V”型开关,当主储能电容充电完成后,按动发射按钮,触发主SCR导通,主储能电容通过发射线圈放电,电能转换为磁能,发射弹丸,当其运动到弹丸中点和线圈中点重合时,弹丸前端遮断红外发光-光电二极对管的光线,产生触发信号,此信号经检测控制和放大驱动系统处理后触发关断SCR导通,关断储能电容通过关断SCR和主SCR反向放电,强制主SCR关断,此时发射线圈磁场减弱消失,弹丸依靠惯性继续前进,正是这种强制关断避免了弹丸又被磁场拉回。
5.保护系统:
完善的保护系统是电子设计所必须的,通常没有专门的保护系统,而是分散在各系统中,如电源系统应该设置电池超压,欠压,过流保护系统,这通常可以由窗口比较器或迟滞比较器完成,简易的用稳压管配合几个元件都可以;检测控制系统要有良好的抗干扰措施,一般是在各级加多级LC滤波和RC退偶,调整好触发阈值,连接红外发光管光电二极管的线路上串磁珠,套磁环,在多级加速系统中,抵抗干扰的能力往往是关键所在;放大驱动系统的保护主要是防止电压,电流尖峰,这些可以通过合理设置吸收电容,钳位二极管,TVS等吸收掉,因为放大驱动系统跨接在低压弱电和高压强电系统之中,要有良好的隔离以保证安全,低压侧和高压侧之间一般用脉冲变压器,这样既有良好隔离,又能保证触发脉冲的良好传输,而且时延还很小,不太推荐用光偶,传输时延较长还要单独设置隔离电源(对IGBT等压控器件另当别论);高压功率系统主要是保护SCR,SCR控制极可以用钳位二极管保护,在主SCR强制关断时,发射线圈会产生很高的反峰脉冲电压,要用吸收电路吸收,否则SCR必炸,但是这里不能用钳位二极管,如果使用钳位二极管,线圈中电流会出现很长拖尾,磁场缓慢消失,会影响弹丸速度,这里只能用合适的TVS,压敏电阻,RCD等吸收,注意单用TVS是不行的,反峰脉冲能量很大,若单用TVS会直接炸管,必须配合压敏电阻等使用。
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