空心阴极作为空间电推力器的心脏,对推力器以及航天器的性能影响极大,空心阴极既可以当作电子源中和器,也可以用来做微型推力器。传统的空心阴极点火通常需要较多电源分开供电,造成供电电源复杂庞大,空心阴极在启动时存在点火电压、电流振荡问题也需要解决,除了从阴极本身结构上优化,也可以从外接电源模块和供电策略上进行探讨。因此,本文针对以上问题,进行了以下研究:通过研究热启动空心阴极的点火特性,对比了阴极电源直接供电和外接功率模块的区别,总结了热启动空心阴极的供电需求和供电装置,通过对热启动空心阴极的点火电路选型,选用推挽电路作为阴极的点火模块,后面的点火模块均以该拓扑作为基础,最后提出了一种热启动空心阴极的供电回路设计方法,为后续章节的电源系统集成设计奠定了基础。针对外启动无热子空心阴极进行了启动电路设计,提出外接点火模块和触持模块的设计方法,研究该启动回路对阴极启动的影响,对比了电感和电容对外启动冷阴极的启动特性影响。对比了外接电源模块和传统的多电源供电的差异,如启动时间、电压电流的振荡幅值以及启动瞬间的尖峰脉冲。从等离子体放电的角度优化了启动放电回路,提出了一种优化后的发射体结构,通过高速相机记录阴极启动过程,对比采用两种发射体结构阴极的点火差异,发现节流型发射体阴极在发射体处有着更高的热流密度,而直筒型发射体的热沉积集中在钽管中部。发射体的结构对阴极启动过程影响很大,通过采用节流型发射体结构可有效提高阴极加热效率,减小阴极启动时间。围绕电推进空心阴极放电模块的集成设计,提出了电源系统的集成方法,提出两种供电策略,并对这两种点火策略进行了对比。验证了系统在不同的点火输入电流、加热时间、以及电容电感下对电源特性的影响,最后对阴极电源进行了入罐放电验证,验证了电推进阴极电源系统的集成设计的可行性。