本发明涉及一种应用于百公斤级商用小卫星、基于恒流源的磁力矩器驱动电路，属于星上电子技术领域。
背景技术：
磁力矩器是卫星姿控分系统的重要组成部分，主要用于卫星在星箭分离后加电，通过地磁场产生磁力，降低卫星的分离角速度，使卫星的旋转控制在一定范围内或者在卫星长期在轨后用于对卫星进行姿态维持。
现有磁力矩器驱动电路普遍地采用mos管搭建的h桥电路，通过控制h桥电路的开关状态以控制其两端电压的通断，以调整mos管的开关时间(pwm脉冲宽度调制)来控制磁力矩器的电流，进而控制磁矩。
目前现有技术采取的驱动电路存在着如下缺点：一是，无法准确控制输出电流的大小；二是，控制算法比较复杂、且受其充放电时间的影响而无法有效地抑制输出磁矩发生的振荡，因此直接影响到姿控功能的实现，给整星的姿态控制带来较大风险；三是，现有驱动电路通常没有反馈电路，此类开环控制方式给控制输出明显带来不便。
有鉴于此，特提出本专利申请。
技术实现要素：
本申请所述基于恒流源的磁力矩器驱动电路，在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种输出电流可准确控制的驱动电路设计，通过da芯片输出电压产生可定量控制的磁力矩器电流，在提供闭环反馈电路的基础上以期对实际控制效果进行监控，从而实现控制简单、可靠性与安全性高的设计目的。
为实现上述设计目的，所述基于恒流源的磁力矩器驱动电路主要包括有：
处理器，用于驱动da芯片产生恒流源驱动电压；
da芯片，用于产生后端运放输出所需要的电压；
ad芯片，用于采集驱动电流流经反馈电阻所产生的电压；
运放芯片，用于产生三极管放大所需要的电压和电流；
三极管，用于放大电流，驱动磁力矩器；
串联的二极管和泄放电阻，用于泄放磁力矩器的反向电动势；
反馈电阻，用于完成电流电压转换；
其中，处理器连接da芯片的控制信号端以控制其输出，da芯片的输出端接运放芯片的正向输入端；运放芯片的输出端连接三极管的基极，三极管的射极连接运放芯片的负向输入端，同时连接ad芯片的输入端，然后通过反馈电阻接地；三极管的集电极连接串联的二极管和泄放电阻，泄放电阻连接磁力矩器供电电源端。
进一步地，为应对在太空使用环境中的使用失效问题，所述的反馈电阻包括并联的第一反馈电阻和第二反馈电阻，以提高系统的可靠性。
综上内容，所述基于恒流源的磁力矩器驱动电路具有如下优点和有益效果：
1、与现有pwm脉冲式驱动方式相比，本申请提供了一种闭环反馈电路，能够对实际的控制效果进行监控，电路计算值与实测值以下表1所示。
2、驱动电路较为简单，磁力矩器的驱动能力不再与磁力矩器本身相关，无需对供电电压进行计算与校对，因此具有较高的普适性、简化了设计流程。
3、能够实现姿态控制算法更为简单，可直接利用已知磁场和已知角速度计算出所需电流及控制时间以实施控制。
4、无需频繁开关而显著地减小因此产生的磁矩震荡，电路中的反向电动势泄放电路提供有效地保护，对前端驱动电路提供更高的可靠性。
附图说明
以下附图是本申请具体实施方式的举例说明。
图1是基于恒流源的磁力矩器驱动电路结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例1，如图1所示，基于恒流源的磁力矩器驱动电路主要包括有：
处理器d1，用于驱动da芯片产生恒流源驱动电压；
da芯片d2，用于产生后端运放输出所需要的电压；
ad芯片d3，用于采集驱动电流流经反馈电阻r2和r3所产生的电压；
运放芯片d4，用于产生三极管放大所需要的电压和电流；
三极管v2，用于放大电流，驱动磁力矩器；
串联的二极管v1和泄放电阻r1，用于泄放磁力矩器的反向电动势；
反馈电阻，用于完成电流电压转换；考虑到电阻在太空使用环境易出现失效现象，此处采用两个电阻并联以提高系统可靠性，即并联的第一反馈电阻r2和第二反馈电阻r3；
处理器d1连接da芯片d2的控制信号端以控制其输出，da芯片d2的输出端接运放芯片d4的正向输入端；运放芯片d4的输出端连接三极管v2的基极，三极管v2的射极连接运放芯片d4的负向输入端，同时连接ad芯片d3的输入端，然后通过反馈电阻(并联的r2和r3)接地；三极管v2的集电极连接串联的二极管v1和泄放电阻r1，泄放电阻r1连接磁力矩器供电电源端；磁力矩器h1连接在磁力矩器供电电源端和三极管v2的集电极之间。
应用上述驱动电路的设计，对于磁力矩器h1的控制流程是，处理器d1控制da芯片d2的输出电压，输出电压接入运放芯片d4和三极管v2基极，通过da芯片d2的输出电压和三极管v2基极电压的参数调整可准确地控制三极管v2的集电极电流输出，即实现磁力矩器h1电流的准确控制。
具体的计算关系是，设定磁力矩器h1控制所需要的电流为i，通过处理器d1控制da芯片d2的输出电压为v，三极管v2的射极连接的电阻总阻值为r，则存在以下关系：i＝v/r。
控制过程如下：完成星箭分离后的姿态阻尼所需电流为i0，时间为t，则处理器d1控制da芯片d2的输出电压为：
启动内部定时器，根据ad芯片d3端反馈电压的采集值对da芯片输出进行微调；若ad芯片d3采集值为v1，则当磁力矩器h1实际驱动电流值i与v1的关系为：
若i>i0，则由处理器d1减小da芯片d2输出的电压；反之，则增加da芯片d2输出的电压。
i与i0的差值在何种范围内需要调整电压则由整星控制策略决定，在时间到达t后，关闭da芯片d2的输出以完成一个控制周期，最终根据卫星姿态敏感器输出的当前姿态进行下一次计算和控制。
如下表所示，运放芯片d4可选型为lm124，三极管v2可选型为2n2222，进行驱动电流理论计算值和实测值之间的对比举例。
表1理论值和实际测试数据比较
上述实测结果表明，磁力矩器h1的驱动电流范围为0-105ma,电路实测值与理论计算值相符，在实际应用过程中性能表现良好。
综上内容，结合附图中给出的实施例仅是优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代结构，也应属于本发明所述的方案范围。
1.一种基于恒流源的磁力矩器驱动电路，其特征在于：包括有，
处理器，用于驱动da芯片产生恒流源驱动电压；
da芯片，用于产生后端运放输出所需要的电压；
ad芯片，用于采集驱动电流流经反馈电阻所产生的电压；
运放芯片，用于产生三极管放大所需要的电压和电流；
三极管，用于放大电流，驱动磁力矩器；
串联的二极管和泄放电阻，用于泄放磁力矩器的反向电动势；
反馈电阻，用于完成电流电压转换；
其中，处理器连接da芯片的控制信号端以控制其输出，da芯片的输出端接运放芯片的正向输入端；运放芯片的输出端连接三极管的基极，三极管的射极连接运放芯片的负向输入端，同时连接ad芯片的输入端，然后通过反馈电阻接地；三极管的集电极连接串联的二极管和泄放电阻，泄放电阻连接磁力矩器供电电源端。
2.根据权利要求1所述的基于恒流源的磁力矩器驱动电路，其特征在于：所述的反馈电阻包括并联的第一反馈电阻和第二反馈电阻。
技术总结