(57)【要約】【課題】  小型で信頼性の高いオードナンス制御回路を提供する。【解決手段】  ＥＦＴ３のソース電極は、電源電圧が入力される入力端子１へ接続され、ゲート電極との間には抵抗８が接続される。ＥＦＴ３のゲート電極と接地電位との間には抵抗９と共に直列に接続されたスイッチ１０が設けられる。ＥＦＴ５のソース電極は、ＥＦＴ３のドレイン電極と抵抗４を介して接続され、ドレイン電極は火工品への電力を出力する出力端子２へ接続され、かつソース電極とゲート電極の間が抵抗１２を介して接続される。トランジスタ１１のエミッタ電極はＥＦＴ３のドレイン電極、ベース電極はＥＦＴ５のソース電極、コレクタ電極はＥＦＴ５のゲート電極へ接続される。スイッチ１４はＥＦＴ５のゲート電極と接地電位との間に抵抗１３と共に直列に接続される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧が入力される入力端子へ接続されたソース電極とゲート電極間に第一の抵抗が接続された第一の電界効果トランジスタと、
前記第一の電界効果トランジスタのゲート電極と接地電位との間に第二の抵抗と共に直列に接続された第一のスイッチと、
ソース電極と前記第一の電界効果トランジスタのドレイン電極との間が第三の抵抗を介して接続され、火工品への電力を出力する出力端子へドレイン電極が接続され、かつソース電極とゲート電極の間が第四の抵抗を介して接続された第二の電界効果トランジスタと、
エミッタ電極が前記第一の電界効果トランジスタのドレイン電極へ、ベース電極が前記第二の電界効果トランジスタのソース電極へ、コレクタ電極が前記第二の電界効果トランジスタのゲート電極へ接続されたトランジスタと、
前記第二の電界効果トランジスタのゲート電極と接地電位との間に第五の抵抗と共に直列に接続された第二のスイッチとを有することを特徴とするオードナンス制御回路。
【請求項２】
前記第一のスイッチと前記第二のスイッチの少なくとも１つに機械式スイッチを用いたことを特徴とする請求項１に記載のオードナンス制御回路。
【請求項３】
前記第一のスイッチおよび第二のスイッチに半導体スイッチを用いたことを特徴とする請求項１に記載のオードナンス制御回路。
【請求項４】
前記第一の電界効果トランジスタのゲートと前記第二の抵抗の間、および前記第二の電界効果トランジスタのゲートと前記第四の抵抗の間に、それぞれ抵抗を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のオードナンス制御回路。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の前記第一の電界効果トランジスタおよび第一のスイッチとから成る第一の回路と、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の前記第二の電界効果トランジスタ，前記トランジスタおよび前記第二のスイッチとから成る複数の第二の回路とで構成され、
前記第一の回路における第一の電界効果トランジスタのドレインに、前記第二の回路における全ての前記トランジスタのエミッタ電極を接続したことを特徴とするオードナンス制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星やロケットに搭載され、火工品への電力を供給するオードナンス制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
オードナンス制御回路は、一般に、人工衛星やロケットに搭載されるオードナンス制御器に用いる回路として紹介されている。人工衛星やロケットには、火工品が通常搭載されており、火工品はロケットのロケット・フェアリングや衛星を分離する際、また人工衛星の太陽電池パドルやアンテナを展開する際に点火する。この火工品の点火時に電力供給を行う装置がオードナンス制御器であり、これを制御する回路がオードナンス制御回路である。
【０００３】
従来のオードナンス制御回路は、リレーによるスイッチ２段と電流制限抵抗により構成されている（例えば、特許文献１参照）。図４における100は、このオードナンス制御回路の一実施形態の構成を示す。
【０００４】
図４において、端子T1〜T4は共に定電圧電源ＥＢの正極性端子に接続され、端子T5は定電圧電源ＥＢの負極性端子に接続されている。端子T6〜T9はそれぞれ順に第１乃至第４の火口品EED1〜EED4の陽極端子に接続され、端子T10〜T13はそれぞれ順に第１乃至第４の火口品EED1〜EED4の負極端子に接続されている。また、端子T14，T15は点火指令信号源（図示省略）に接続される。
【０００５】
オードナンス制御回路100は、接点k0および接点駆動部K0から成る１個の点火指令リレーと、それぞれが火口品EED1,EED2,EED3,EED4に対応する一対の接点（k1A,k2B）,（k2A,k3B）,（k3A,k4B）,（k4A,k1B）および接点駆動部K1,K2,K3,K4から成る点火リレーと、４個の電流制限抵抗RCL1〜RCL4を備える。
【０００６】
接点駆動部K0の両端は端子T14，T15に接続され、接点k0の一方端は端子T1〜T4全てに接続され、他方端は接点駆動部K1〜K4の全ての一方端に接続される。この接点駆動部K1〜K4の他方端は共に端子T5に接続される。
【０００７】
接点k1A〜k4Aの一方端はそれぞれ電流制限抵抗RCL1〜RCL4を介して端子T1〜T4に接続され、他方端は端子T6〜T9に接続される。また、接点k1B〜k4Bの一方端は共に端子T5に接続され、他方端はそれぞれ端子T13，T12，T11，T10に接続される。
【０００８】
点火指令信号が点火指令リレーの接点駆動部K0に印加されると、接点k0が閉じ、４つの接点駆動部K1〜K4が同時に動作する。このとき、各点火リレーの接点（k1A,k1B）〜（k4A,k4B）の全てが閉じるため、点火電流IE1〜IE4が各火口品EED1〜EED4に流れ、目的の動作が達成される。
【０００９】
この発明は、各火口品EED1〜EED4の両端に接続される点火リレーが異なる接点駆動部によって駆動されるように工夫されている。これにより、点火リレーの一方の接点駆動部が誤動作を起こして点火リレーが閉じたとしても、火口品EED1〜EED4の点火はどれ１つとして起らないことになる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−０１６９００（第１頁ー第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した従来のオードナンス制御回路では、電力伝送ラインに大きい点火電流が流れるため、このラインに使用する部品が大型になるという第１の問題点がある。
【００１２】
また、電力伝送ラインに用いられている機械式リレーの接点感動時間にバラツキが大きいことから火工品への電力伝送の時間のずれが制御できないという第２の問題点がある。  更に、機械式リレーの場合、アーク放電などによる接点の融着などの可能性があり、機能を損なうという第３の問題点がある。
【００１３】
更に、機械式リレーの場合、振動等による外的要因により接点が閉じてしまい火工品が誤って点火してしまうという第４の問題点がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、小型で信頼性が高く、時間的な制御が容易に行えるオードナンス制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、電源電圧が入力される入力端子（図１の１）へ接続されたソース電極とゲート電極間に第一の抵抗（図１の８）が接続された第一の電界効果トランジスタ（図１の３）と、第一の電界効果トランジスタのゲート電極と接地電位との間に第二の抵抗（図１の９）と共に直列に接続された第一のスイッチ（図１の１０）と、ソース電極と第一の電界効果トランジスタのドレイン電極との間が第三の抵抗（図１の４）を介して接続され、火工品への電力を出力する出力端子（図１の２）へドレイン電極が接続され、かつソース電極とゲート電極の間が第四の抵抗（図１の１２）を介して接続された第二の電界効果トランジスタ（図１の５）と、エミッタ電極が第一の電界効果トランジスタのドレイン電極へ、ベース電極が第二の電界効果トランジスタのソース電極へ、コレクタ電極が前記第二の電界効果トランジスタのゲート電極へ接続されたトランジスタ（図１の１１）と、第二の電界効果トランジスタのゲート電極と接地電位との間に第五の抵抗（図１の１３）と共に直列に接続された第二のスイッチ（図１の１４）とを有することを特徴とするオードナンス制御回路である。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第一のスイッチと第二のスイッチの少なくとも１つに機械式スイッチを用いたことを特徴とするオードナンス制御回路である。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第一のスイッチおよび第二のスイッチに半導体スイッチを用いたことを特徴とするオードナンス制御回路である。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、第一の電界効果トランジスタのゲートと第二の抵抗の間、および第二の電界効果トランジスタのゲートと第四の抵抗の間に、それぞれ抵抗を設けたことを特徴とするオードナンス制御回路である。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、第一の電界効果トランジスタおよび第一のスイッチとから成る第一の回路と、第二の電界効果トランジスタ，トランジスタおよび第二のスイッチとから成る複数の第二の回路とで構成され、第一の回路における第一の電界効果トランジスタのドレインに、第二の回路における全てのトランジスタのエミッタ電極を接続したことを特徴とするオードナンス制御回路である。
【００２０】
上記構成によるオードナンス制御回路では、電力伝送ライン上に電流検出用の第三の抵抗を介存させ、この抵抗の電圧降下に応じてオンする第一のトランジスタの出力により第二の電界効果トランジスタを開閉することで、比較的小規模な部品を使用することができる。
【００２１】
また、第一の電界効果トランジスタと第二の電界効果トランジスタを入出力端子間に直列で接続することで、どちらか一方の電界効果トランジスタが電気的な要因で誤動作しても火工品への点火電流が流れないため誤点火を防止できる。
【００２２】
更に、電力伝送路スイッチを電界効果トランジスタにし、制御回路化することで、火工品への電力伝送の時間のずれが制御でき誤差を軽減できる。
【００２３】
更に、機械式リレーの場合、発生するアーク放電などによる接点の融着がなくなり信頼性を向上することができる。振動等による外的要因による誤動作も防止できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の第１の効果は、入力端子１と出力端子２間のスイッチを電界効果トランジスタによる制御回路化したことで、火工品への電力供給のタイミング誤差が比較的少なくなり、かつ機械的接点のアーク放電による融着等によるショート故障が防止でき、また、振動等による外的要因による誤動作をも防止できるということである。更に、入力端子１と出力端子２間に電界効果トランジスタを２段直列としたことで電気的な誤動作での火工品の誤点火を防止できる。
【００２５】
本発明の第２の効果は、電界効果トランジスタ３と電界効果トランジスタ５間に抵抗４を介存させ、この抵抗の電圧降下に応じてオンする定電流駆動用トランジスタ１１の出力により電界効果トランジスタ５のゲート・ソース間電圧を調整し定電流制御を行うことから、電流検出抵抗４の両端電圧をトランジスタのオン電圧程度にできることで抵抗４の発熱を比較的小規模に抑えることができ、比較的小型の部品を使用することができるということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、この発明のオードナンス制御回路を実施するための最良の形態を示すものであり、１は電源７に接続される入力端子、２は火工品６に接続される出力端子である。
【００２７】
入力端子１には、電界効果トランジスタ３のソース電極が接続される。電界効果トランジスタ３のソース電極とゲート電極間には抵抗８が接続され、電界効果トランジスタ３のゲート電極には抵抗９の一端が接続される。更に、抵抗９の他端がスイッチ１０の一端に接続され、スイッチ１０の他端が接地されている。
【００２８】
電界効果トランジスタ３のドレイン電極にはトランジスタ１１のエミッタ電極が接続され、抵抗４がトランジスタ１１のベース・エミッタ間に接続される。更に、トランジスタ１１のベースは電界効果トランジスタ５のソース電極に接続され、抵抗１２はトランジスタ１１のベース・コレクタ間に接続される。トランジスタ１１のコレクタ電極は電界効果トランジスタ５のゲート電極に接続されると共に、抵抗１３を介してスイッチ１４の一端に接続され、スイッチ１４の他端は接地される。また、電界効果トランジスタ５のドレイン電極は出力端子２に接続される。
【００２９】
以上のように構成された本実施例の動作について以下に説明する。
【００３０】
スイッチ１０が閉じると、電源７から入力端子１へ印加される電圧により抵抗８、９を介して電流が流れる。このとき、電界効果トランジスタ３のゲート電位は抵抗８と抵抗９の分圧比により決定され、電界効果トランジスタ３はゲート・ソース間がオン電圧以上に保たれてオンする。このため、電源７から入力端子１へ印加されていた電圧が電界効果トランジスタ５のソース電極まで出力される。
【００３１】
電界効果トランジスタ３がオンし電界効果トランジスタ５のソース電極まで電圧が印加された状態でスイッチ１４が閉じると、上記同様の動作により電界効果トランジスタ５のゲート・ソース間がオン電圧以上に保たれて電界効果トランジスタ５がオンし、出力端子２から火工品６へ電力を供給するようになる。
【００３２】
一方、スイッチ１４が開となっているときは、電界効果トランジスタ５のゲート・ソース間電圧がオン電圧以下となっており、電界効果トランジスタ５はオフとなっている。したがって、この状態でスイッチ１０が閉じても火工品６へ電力が供給されることはない。
【００３３】
また、スイッチ１４が閉じても、スイッチ１０が開であれば、電界効果トランジスタ３がオフしており、入力端子１から印加されている電圧を電界効果トランジスタ５のソース電極まで伝送できず、電界効果トランジスタ５はオンせず、火工品６へ電力が供給されない。
【００３４】
このように、火工品６へ電力を供給するには、スイッチ９およびスイッチ１０の両方が閉じられることを要するようにしたことにより、誤って火工品６へ電力を供給することのないようにしている。
【００３５】
また、火工品６の点火後、燃えカス等により回路がショートし、電力伝送路に過電流が流れる可能性がある。過電流が流れた場合、増加した電流分だけ抵抗４の両端の電位差が大きくなる。この電位差がトランジスタ１１のオン電圧に達することで、トランジスタ１１がオンする。このため、抵抗１２，１３によって与えられていた電界効果トランジスタ５のゲート・ソース間電圧を抵抗４の電圧降下によりトランジスタ１１がオンする電流値に保たれるレベルまで低下させるようになり、定電流制御を行うことになる。
【実施例１】
【００３６】
図２は、この発明に係るオードナンス制御回路の実施例１を示すもので、１は電源７に接続される入力端子、２は火工品に接続される出力端子である。
【００３７】
入力端子１には電界効果トランジスタ３のソース電極が接続され、電界効果トランジスタ３のソース電極とゲート電極間には抵抗８およびツェナーダイオード１９が接続される。電界効果トランジスタ３のゲート電極には抵抗９の一端が接続され、抵抗９の他端がラッチングリレー２３の接点の一端に接続される。
【００３８】
ラッチングリレー２３の接点の他端は接地され、ラッチングリレー２３の駆動コイル１０Ａの一端は外部信号入力端子２１、ラッチングリレー２３の駆動コイル１０Ｂの一端は外部信号入力端子２２に接続され、駆動コイル１０Ａおよび１０Ｂの他端は接地される。外部信号入力端子２１に信号が入力すると、駆動コイル１０Ａによって駆動されてラッチングリレー２３の接点が閉じる。一方、外部信号入力端子２２に信号が入力すると、駆動コイル１０Ｂによって駆動されてラッチングリレー２３の接点が開く。
【００３９】
電界効果トランジスタ３のドレイン電極にはトランジスタ１１のエミッタ電極が接続され、抵抗４がトランジスタ１１のベース・エミッタ間に接続される。更に、トランジスタ１１のベースは電界効果トランジスタ５のソース電極に接続され、抵抗１２およびツェナーダイオード２０がトランジスタ１１のベース・コレクタ間に接続される。
【００４０】
トランジスタ１１のコレクタ電極は電界効果トランジスタ５のゲート電極に接続されると共に、抵抗１３を介してトランジスタ２４のコレクタ電極に接続され、トランジスタ２４のベース電極は外部信号入力端子１６に接続される。トランジスタ２４のベース・エミッタ間には抵抗１５が接続され、トランジスタ２４のコレクタ電極は接地される。また、電界効果トランジスタ５のドレイン電極は、出力端子２に接続される。
【００４１】
以上のように構成された本実施例の動作について以下に説明する。
【００４２】
外部信号入力端子２１より信号を入力すると、駆動コイル１０Ａによって駆動されてラッチングリレー２３の接点が閉じ、電源７から入力端子１へ印加される電圧により抵抗８、９を介して電流が流れる。このとき、電界効果トランジスタ３のゲート電位は抵抗８と抵抗９の分圧比により決定され、ゲート・ソース間がオン電圧以上に保たれ電界効果トランジスタ３がオンする。このため、電源７から入力端子１へ印加されていた電圧が電界効果トランジスタ５のソース電極まで出力される。
【００４３】
電界効果トランジスタ３がオンし電界効果トランジスタ５のソース電極まで電圧が印加された状態で外部信号入力端子１６に外部信号が入力されると、トランジスタ２４がオンし、上記同様の動作により、抵抗１２、１３を介して電流が流れる。このとき、電界効果トランジスタ５のゲート電位は抵抗１２と抵抗１３の分圧比により決定され、ゲート・ソース間電圧がオン電圧以上保たれ電界効果トランジスタ５がオンする。このため、出力端子２から火工品６へ電力を供給するようになる。
【００４４】
一方、トランジスタ２４がオフとなっているときは電界効果トランジスタ５のゲート・ソース間電圧がオン電圧以下となっており、電界効果トランジスタ５はオフとなっている。したがって、この状態でラッチングリレー２３が閉じても火工品６へ電力が供給されることはない。
【００４５】
また、トランジスタ２４がオンであっても、外部信号入力端子２２より信号を入力してラッチングリレー２３が開であれば、電界効果トランジスタ３がオフしており、入力端子１から印加されている電圧を電界効果トランジスタ５のソース電極まで伝送できず、電界効果トランジスタ５はオンせず、火工品６へ電力が供給されない。
【００４６】
このように、火工品６へ電力を供給するには、ラッチングリレー２３およびストランジスタ２４の両方が閉じられることを要するようにしたことにより、誤って火工品６へ電力を供給することの危険性を低減している。
入力端子１からの電圧は出力端子２に印加されない。ラッチングリレー２３も同様で外部信号端子２２に信号が入力されラッチングリレー２３の接点が開となっているときは電界効果トランジスタ３がオフしており、電界効果トランジスタ５のドレイン電極まで電圧が印加されない。
【００４７】
また、火口品６の点火後、燃えカス等により回路がショートし、電力伝送路に過電流が流れる可能性がある。過電流が流れた場合、増加した電流分だけ抵抗４の両端の電位差が大きくなる。この電位差がトランジスタ１１のベース・エミッタ間のオン電圧に達すると、トランジスタ１１がオンする。このため、抵抗１２，１３によって与えられていた電界効果トランジスタ５のゲート・ソース間電圧を抵抗４の電圧降下によりトランジスタ１１がオンする電流値に保たれるレベルまで低下させるようになり、定電流制御を行うことになる。
【００４８】
更に、電界効果トランジスタ３および５の出力に静電容量成分を持った負荷が接続され、電界効果トランジスタ３、５がオンとなったときに急激な充電電流が流れる場合や、火工品６が突然短絡するような場合、電界効果トランジスタ３，５のゲート・ソース間電圧の変化が急瞬になると電界効果トランジスタ３，５の寄生容量によりオン・オフを繰り返す発振現象が生じる。
【００４９】
この現象を防ぐため、電界効果トランジスタ３のゲートとゲート・ソース間抵抗８のゲート側端子の間に抵抗１７を設けることで電界効果トランジスタ３のゲート・ソース間電圧の変化を緩衝させることができる。また、同様に電界効果トランジスタ５のゲートとゲート・ソース間電圧を決定しているトランジスタ１１のコレクタの間に抵抗１８を設けることで、電界効果トランジスタ５のゲート・ソース間電圧の変化を緩衝させることができる。
【００５０】
更に、電界効果トランジスタ３のゲートに抵抗１７および電界効果トランジスタ５のゲートに抵抗１８は、負荷短絡等の急激な電流変化に対しても、各電界効果トランジスタのゲート電位の変化を緩衝させ、電界効果トランジスタ３および５の寄生容量に起因する発振の防止を行うことも可能である。また、ツェナーダイオード１９、２０は電界効果トランジスタ３，５のゲート電極を過電圧から保護することも可能である。
【実施例２】
【００５１】
図２において、ラッチングリレー２３および駆動コイル１０Ａ，１０Ｂのセットと、トランジスタ２４および抵抗１５，１６のセットの位置を入れ替えることが可能である。すなわち、抵抗９にトランジスタ２４のコレクタ電極、抵抗１３にラッチングリレー２３を接続するのである。このように構成しても、上述の実施例１について同さ説明は同様に適用することができる。
【００５２】
また、両方ともラッチングリレー２３にすることも、両方ともトランジスタ２４にしてもよい。
【実施例３】
【００５３】
図４は、この発明に係るオードナンス制御回路の実施例３を示す。この実施例は、４系統の出力により構成されたオードナンス制御回路である。具体的は、図１に示したオードナンス制御回路における電界効果トランジスタ３のドレイン電極から右方の部分を４つだけ、電界効果トランジスタ３のドレイン電極に並列接続した形になっている。
【００５４】
本構成によれば、本発明に特有の効果を保持したままで、４つの火工品６に同時に電流を流すことができる。
【００５５】
なお、このような構成は、前述の実施例１および実施例２にも同様に適用できる。
【００５６】
更に、以上の全ての実施例では、電界効果トランジスタを開閉するための回路部分にスイッチやラッチングリレー，トランジスタを用いたものとして説明したが、当該機能を有する素子であれば、適宜その仕様素子並びにその組合わせを変更しても本発明の効果を有することは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のオードナンス制御回路の実施の形態を示す回路図
【図２】本発明のオードナンス制御回路の実施例１を示す回路図
【図３】本発明のオードナンス制御回路の実施例３を示す回路図
【図４】従来のオードナンス制御回路の構成例を示す回路図
【符号の説明】
【００５８】
１          入力端子
２          出力端子
３          電界効果トランジスタ
４          抵抗
５          電界効果トランジスタ
６          火工品
７          電源
８，９      抵抗
１０        スイッチ
１０Ａ      駆動コイル
１０Ｂ      駆動コイル
１１        トランジスタ
１２，１３  抵抗
１４        スイッチ
１５        抵抗
１６        外部信号入力端子
１７，１８  抵抗
１９，２０  ツェナーダイオード
２１，２２  外部信号入力端子
２３        ラッチングリレー
２４        トランジスタ
【図１】
2005178549.tif 000003
【図２】
2005178549.tif 000004
【図３】
2005178549.tif 000005
【図４】
2005178549.tif 000006