（这个结构我也不知道该叫什么名字，但由于其电路结构类似boost的级联，并做到了能量回收的效果，暂命名为boost回收式)

        做了半桥回收的电炮后，我一直在想方法对电路进行改进，首先试着用斩波续流来控制工作电流。进行了电路验证就开始实物制作了，由于设计的跨度有点大，最后出现了无法修复的损坏最后不了了之了。

又在半桥的基础上yy了很多电路，如节省半桥数量的半桥级联，能够用n+1个管子控制n级。

又如将续流回路对后级进行回收，起初目的是为了提高整体能量利用率，后来发现这样可以加快回收速度。

省略上管就是boost回收电路，boost回收的电路结构是类似boost的串级的形式，开关管导通，电流导通吸引铁芯；开关管断开，电感中电流通过二极管对下一级电容充电。电容电压是逐级升高的。回收效率随着电容电压的增加而增加，后级的高电压会使得电流更快的下降（比传统的半桥更快）

在贴吧看到欧阳鑫的九级时序电磁炮用的是这种结构，效率做到了16%。眼馋作品小体积和高效率，于是也产生了研制boost回收的想法。但常用模拟器中的半桥拓扑设计线圈根本达不到帖子中描述的效果。我想一定是半桥的回收速度慢导致为了防止反拉关断时间需要提前，减少了电容储能的释放，而减少匝数又会导致超过igbt的耐流。这也不得不承认在多电容磁阻炮中半桥并不是最好的回收方案。或许在单个大电容或者低压领域半桥回收会更有优势。

为了更好仿真计算，使用ansoft maxwell进行仿真，先在模拟器中计算好了线圈参数，再用maxwell计算。在外部激励上用纯时序方式做多级触发仿真。

仿真中发现几个问题与解决

问题1:如果只用一路boost的话，后级电感续流时，有一小部分电流也会在前级线圈上产生，造成反拉。另外紧密连续加速时，在前级回收过程中开通下一级也会导致回收速度减慢造成反拉。

解决方法:两路boost交替的方式，单数级和偶数级各成一路，这样即使前级有续流电流也不会对铁芯造成反拉。两路最终对同一电容进行回收

问题2:后级的回收电压越来越高超出极限耐压

解决方法:以400v作为初始电压，倒数两级用450v电容，最末级耐压500v电容。容量大小依靠仿真来计算确定在230uf左右。

问题3:最后一级电容的电如何释放。看欧阳鑫是用来驱动电磁铁供弹，我的供弹设计是用舵机。如果用半桥回收做最后级需要两个管子和比较复杂的电路，而且零压关断工作在电压如此高的情况下能否稳定工作还未知。

解决方法:起初设计的是用来驱动闪光灯，做到发射时候带闪光的效果。做了闪光灯来测试，发现对眼睛不太友好。但是电容余压也是能量不想浪费掉，能否将其利用一下。想到boost拓扑能做炮，那buck也可以，所以设计将最后一级电容用buck电路的方式回收到已放电的前级。要考虑对哪级回收的问题，如果第一级，相当于要对所有的电容组充电。电流下降的并不够快。根据仿真，对最后级回收电容电压上升的快，回收速度快，电流下降的也快不会反拉，所以将第十一级的电回收到第九级。

仿真使用的外部激励如图：

仿真的结果如下：

速度时间曲线：

受力时间曲线

以上就基本确定的整个的仿真结果，由于仿真时手上也没有电容之类的材料，只估测出大概的电容容量。最终在手头没有任何材料的情况下计算出了发射器的设计指标:

十一级发射，加速长度20cm，管子直径13mm，发射12*20mm定位销重17.6g

预期390v时加速到73m/s，410v速度超过77m/s

用Altium designer绘制电路板，电路板分为主控，光电，功率板，升压

光电

由于经历了仿真的调时序，我深知调时序的困难，所以设计时决定将每级都用光电触发。光电需要做的很薄。一度考虑使用光纤之类的进行导光。但经历了前几个项目，我也知道这样安装起来会十分麻烦。

最后光电设计成挡板，由三层pcb叠板。还能提供一定的强度。电路用的393比较器方案，光电管选用1204的贴片光电，因为背面会接触线圈，走线需要保证在单面。这也导致布线时出现回路，产生了干扰信号。

本来设计板间用铜柱供电，以提升线圈强度，结果发现安装难度太大，最后还是用了硅胶线连接。

主控：

确定了基本的方向开始绘制原理图。stm32置于中央，所有io口都用上了。使用tlp350带负压关断驱动auirgps4067d1。栅极驱动波形如图

正20v由XL6019电路产生。－5由负压模块提供。第十一级buck回收的用的隔离模块提供正20负4的悬浮电压。两路adc用三极管偏置分压检测电池和电容电压，并显示在oled上。

功率板

电容采用的是黑金刚400v450v的kxj系列和500v的w系列，1khz下实测下两系列的品质因数在8和6.5以上，可以说是非常低阻了。比较巧合的是这三种电容的体积规格是一样的。整机总电容容量实测为3667uf。电容分配为第一级单个400v，第二到第八每级两个400v并联，第九第十每级两个450v并联，第十一级三个500v并联。

电容侧卧排布以减少整机高度，电路板走线镀锡，通过铜柱与主控板相连。续流用的是两个RS5M贴片二极管并联。

升压还是以前的老方案，光耦驱动mos控制zvs工作

整体电路如下，画板时会有些修改

制作与测试

部分制作视频见https://www.bilibili.com/video/BV1Wb4y1s74J

焊接所有电路板，绕制线圈。线圈电感实测与模拟器计算基本一致。主体长度24cm宽5.5cm高7.5cm

焊接完成后进行组装测试。发射逻辑是光电给触发信号，单片机开通当前一级关闭上一级线圈。

一开始低压测试没有问题，电压能在240v的时候效率突破20%速度接近50m/s。但电压充到300v以上发射效果反而不好。有几级甚至没有放电。后来找到了问题所在:线圈开通产生的感应电流会对后级的光电造成干扰（黄色波上的毛刺)。这个也很好解决，用代码延时跳过检测这段干扰。

程序完成后400v测试，速度突破74m/s；408v测试，速度超过77m/s效率19.3%。测试结果甚至超出了仿真的效果，由于对测速数据产生怀疑，我又购置了一台测速器做验证，测出来的结果与之前无异。可能是因为仿真的网格划分和步长还不够细所以仿真的效果偏低。

这次使用光电的方案时，为了减少线圈的长度，使用了一种奇技淫巧的方案，在弹丸前增加一段用于遮光不导磁的尼龙垫片提前触发光电。这样使用光电配合舵机供弹能产生比较稳定速度的效果。

但是后来这里用纯光电门的方案也出现了问题，由于过于强大的后座力。在发射了一百发后部分光电与管子产生了位移导致了光电的失效。于是，我将maxwell中时序控制的数据直接用上，也能达到与之前相同的效果。如果大家准备用光电门的一定要做好固定

简单的设计了外壳并安装，建模使用fusion360，整机长度40cm，枪托塞入了一个3s 5200mah 40c的电池。外壳制作视频见https://www.bilibili.com/video/BV11R4y1F7Tj

与前作对比

经过校准，可能是长径比低的原因。翻滚对弹道的影响不是很大，在大约25m的距离上散步半径5cm。射击了30m外的一棵树效果如图，黑色的部分是嵌入进去的塑料垫片。其他的一些威力就不发了，根据动能大概也能才想到效果

连发测试，由于储能不到300j，所以连发可以做到两秒一发。最大速度超过80m/s动能58j

这个作品还有一些不足之处，但对我目前来说已经挺极限了，投入的研发成本大概快一千，从设计到制作花近了一个半月，为了达到预期的实验效果尽可能把每一步都做的与设计相仿，在这之中我投入了很多，也获得了令我满意的效果。有人说把一个原本简单的东西复杂化是没有必要的，但可能这就是我对这个爱好的一种追求——尽自己努力把它做到力所能及的极致。