一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统，属于微小卫星技术领域，包括配电模块、遥控模块、多个供电开关，遥控模块由相同的两组结构构成两半区，每个半区由过流保护电路、主控单片机、寻址电路和指令池组成；所述的供电开关包括由两个开关组成的并联供电开关和串联供电开关；每个半区中的过流保护电路一端与配电模块相连，为该半区供电，同时，还与另一半区指令池产生的供电开关控制信号相连；所述两类供电开关一端均与配电模块相连，并联供电开关的另一端与卫星的默认开功能模块相连，串联供电开关的另一端和默认关功能模块相连。本发明专利技术能够有效应对空间中的单粒子闩锁事件。可显著提高遥控模块可靠性，并降低其研制成本。

【技术实现步骤摘要】
一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统
本专利技术属于微小卫星
，涉及一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统。
技术介绍
自20世纪80年代开始，微小卫星的相关研究工作已经在世界主要航天国家的科研机构和高等院校展开。而微小卫星具有质量轻、体积小、成本低、研制周期短等优点，使得该项技术在过去三十年得到了迅速的发展。微小卫星由多个功能模块组成，如负责测控数据收发的测控应答机模块、负责星务管理的星载计算机模块、负责卫星定姿的姿态控制模块等。卫星各模块的供电由配电系统统一管理，如图1所示，为微小卫星常见的一种配电系统组成结构，该系统主要由配电模块、遥控模块、多个供电开关所组成，其中，由配电模块通过各供电开关与各功能模块相连，同时配电模块与遥控模块相连，配电模块向遥控模块及通过供电开关向各功能模块供电；控制指令通过遥控模块译码产生供电开关控制信号，供电开关控制信号与供电开关相连。该遥控模块无供电开关，为常上电系统，负责接收控制指令，解析并生成供电开关控制信号，进而对供电开关的打开和关闭进行控制，完成各功能模块的受控上下电功能。传统遥控模块的组成如图2所示，主要由依次相连的主控单片机(MCU)、寻址电路和指令池组成，指令池由多个锁存器构成；其工作原理为：主控单片机接收串行的遥控指令，解析后通过寻址电路，定位并控制指令池中锁存器产生的供电开关控制信号，进而将对应的供电开关打开或关闭。卫星的研制要面临诸多空间环境的挑战。在太空环境中，单粒子闩锁效应是造成航天电子系统故障的主要原因之一，其现象表现为各功能模块中的CMOS工艺器件受空间粒子撞击引发短路性过流，丧失器件功能。只能通过对器件断电，待其“退火”后重新上电恢复功能，同时短路性过流还会给配电系统带来烧毁风险。可靠性设计是卫星研制中的一项重要指标。卫星的可靠性一般可通过两种设计方案实现。一种是选用对单粒子闩锁等效应高抵抗的宇航级器件，或者通过特殊的辐照加固等措施。但此类方案成本高，可恢复性差，且对器件依赖性强，宇航级器件往往存在采购困难等问题，影响方案设计。另外一种方案是通过冗余备份的设计实现。对于卫星的关键功能模块，一般采用“双机备份”的设计保证可靠性。正常情况下主份功能模块上电工作，备份功能模块下电待机，若发生单粒子闩锁或其他原因导致不可自恢复故障，则由地面站或星载计算机发出控制指令，通过供电开关将主份功能模块断电，开启备份功能模块电源，切换至备份功能模块继续工作。此类方案对功能模块的器件品级要求较低，具备恢复能力，但往往设计复杂。对于已有的微小卫星遥控模块，由于其仅作为供电开关控制信号的输出方而非接受方，设计有效的双机备份方案存在较大难度，传统的设计，一般仍依赖宇航级器件，在研制成本、器件采购、可恢复性等方面存在缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决已有技术存在的问题，提出一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统，能够有效应对空间中的单粒子闩锁事件。可显著提高遥控模块可靠性，并降低其研制成本。本专利技术提出的一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统，包括配电模块、遥控模块、多个供电开关，其特征在于，所述遥控模块由相同的两组结构构成A半区和B半区，每个半区由过流保护电路、主控单片机(MCU)、寻址电路和指令池组成；所述的供电开关包括由A、B两个开关组成的两类供电开关，一类为由A、B两个开关组成的并联供电开关，另一类为由A、B两个开关组成的串联供电开关；其中，每个半区中的过流保护电路一端与配电模块相连，另一端与半区中的主控单片机、寻址电路和命令池相连，为本半区供电，同时，每个半区的过流保护电路还与另一半区指令池产生的供电开关控制信号相连；A半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的A开关，B半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的B开关；所述两类供电开关一端均与配电模块相连，并联供电开关的另一端与卫星的默认开功能模块相连，串联供电开关的另一端和默认关功能模块相连。本专利技术的进步效果在于：本专利技术将卫星中的功能模块供电为双开关控制，进而将遥控模块分成相同功能的两个半区，单个半区工作即可保证卫星基础功能正常，为卫星提供了冗余度。通过过流保护电路的交叉控制，将遥控模块从单一的供电开关控制信号的输出方，转换为同时作为供电开关控制信号的输出方和接受方。从而可以完成单粒子闩锁后的下电“退火”重启功能。显著提高了系统可靠性。同时，配电系统中的遥控模块可不再依赖于高品级的宇航级器件，大大降低了研制成本。附图说明图1是典型的微小卫星传统配电系统组成结构图。图2是已有的一种微小卫星传统遥控模块的组成及工作原理图。图3是本专利技术的供电系统组成与电源控制示意图。图4是本专利技术应用中对卫星分成默认开与默认关功能模块后与供电开关连接示意图。图5是本专利技术的一种过流保护电路实施例组成电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。本专利技术提出的一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统，如图3所示，该系统包括配电模块、遥控模块、多个供电开关；遥控模块由相同的两组结构构成A半区和B半区，每个半区由过流保护电路、主控单片机(MCU)、寻址电路和指令池组成；供电开关包括由A、B两个开关组成的两类供电开关，如图4所示，一类为由A、B两个开关组成的并联供电开关，另一类为由A、B两个开关组成的串联供电开关；如图3所示，每个半区中的过流保护电路一端与配电模块相连，另一端与半区中的主控单片机、寻址电路和指令池相连，为本半区供电，同时，每个半区的过流保护电路还与另一半区指令池产生的供电开关控制信号相连；A半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的A开关，B半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的B开关；所述两类供电开关一端均与配电模块相连，并联供电开关的另一端与卫星的默认开功能模块相连，串联供电开关的另一端和默认关功能模块相连。本专利技术的工作原理是：首先将卫星的各个功能模块按照其功能必需性，分为默认开功能模块和默认关功能模块两类。分类规则为，对于维持卫星运行所必须的、最基本的功能模块，划分为默认开功能模块类，例如测控应答机、星载计算机等。对于卫星的增强功能模块或载荷试验模块，划分为默认关功能模块类，例如各备份机、大功率通信试验载荷等。基于上述分类后所有功能模块供电分别由本专利技术的配电系统中的并联或串联供电开关中的两个开关A、B控制，如图4所示。对于默认开功能模块，采用并联供电开关控制供电；对于默认关功能模块，采用串联供电开关控制供电。这样就可保证，只要供电开关中任一个开关受控，就能控制默认开模块处于上电状态，而默认关模块只有供电开关中两个开关受控才处于上电状态。本专利技术的遥控模块采用两个传统的遥控模块，每个遥控模块增加一个过流保护电路形成相同结构的两个半区，如图3所示，每个半区中通过过流保护电路与配电模块相连，单独供电。而过流保护电路又采用交叉控制，即A半区的过流保护电路由B半区输出的供电开关控制信号来控制A半区的上下电，B半区的过流保护电路由A半区输出的供电开关控制信号来控制B半区的上下电。即A、B半区都可以接收控制指令，使对方半区下电或上电，若A、B半区其中一个发生单粒子闩锁导致过流，该半区的过流保护电路使本半区下电时，可通过地面站或星载计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统，包括配电模块、遥控模块、多个供电开关，其特征在于，所述遥控模块有相同的两组结构构成A半区和B半区，每个半区由过流保护电路、主控单片机MCU、寻址电路和指令池组成；所述的供电开关包括由A、B两个开关组成的两类供电开关，一类为由A、B两个开关组成的并联供电开关，另一类为由A、B两个开关组成的串联供电开关；其中，每个半区中的过流保护电路一端与配电模块相连，另一端与半区中的主控单片机、寻址电路和命令池相连，为本半区供电，同时，每个半区的过流保护电路还与另一半区指令池产生的供电开关控制信号相连；A半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的A开关，B半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的B开关；所述两类供电开关一端均与配电模块相连，并联供电开关的另一端与卫星的默认开功能模块相连，串联供电开关的另一端和默认关功能模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统，包括配电模块、遥控模块、多个供电开关，其特征在于，所述遥控模块有相同的两组结构构成A半区和B半区，每个半区由过流保护电路、主控单片机MCU、寻址电路和指令池组成；所述的供电开关包括由A、B两个开关组成的两类供电开关，一类为由A、B两个开关组成的并联供电开关，另一类为由A、B两个开关组成的串联供电开关；其中，每个半区中的过流保护电路一端与配电模块相连，另一端与半区中的主控单片机、寻址电路和指令池相连，为本半区供电，同时，每个半区的过流保护电路还与另一半区指令池产生的供电开关控制信号相连；A半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的A开关，B半区指令池产生的供电开关控制信号控制两类供电开关的B开关；所述两类供电开关一端均与配电模块相连，并联供电开关的另一端与卫星的默认开功能模块相连，串联供电开关的另一端和默认关功能模块相连。2.如权利要求1所述微小卫星配电系统，其特征在于，所述过流保护电路的受控下电动作为供电开关控制信号的高电平触发，当某个半区已经发生过流保护下电后，该半区的供电开关控制信号无法再保持高电平，进而无法触发另一个半区的下电动作。3.如权利要求1或2所述微小卫星配电系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷柳国，葛广君，金克，陆建华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11