一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，結(jié)構(gòu)簡單，自主可控，可靠性高，工作壽命長。其包括電源印制板和處理器板；電源印制板包括連接100V電源的濾波器，連接在輸出端的DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊；濾波器上100V電源的進線上設(shè)置繼電器；繼電器接收開關(guān)機指令；DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊輸出端為處理器板供電；處理器板包括單片機，分別連接在單片機輸入端的晶振、復(fù)位電路和A/D轉(zhuǎn)換器，連接在單片機輸出端的鎖存器，以及與單片機交互的程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和1553B總線控制器；鎖存器的輸出端經(jīng)射極跟隨驅(qū)動電路輸出控制指令；1553B總線控制器經(jīng)變壓器與1553B總線交互；A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端接入遙測信號。
【專利說明】
一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及高可靠性星船載控制計算機，具體為一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國星船載推進器采用化學(xué)推進技術(shù)，由于其比沖低，需要攜帶大量的推進劑，產(chǎn)生廢氣、成本較高等缺點已不能適應(yīng)我國空間發(fā)展的需要。霍爾電推進技術(shù)是利用霍爾效應(yīng)加速氣體推進劑離子產(chǎn)生反作用推力的推進裝置，是一種先進的空間電推進技術(shù)，其具有推力控制精確、無污染、成本低、空間適應(yīng)性良好、顯著延長在軌壽命、提高衛(wèi)星的可靠性等優(yōu)點，正成為我國新一代先進的空間推進器，霍爾電推進器各個部件之間的連接結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0003]霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器是霍爾電推進系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其按照接收到的星務(wù)管理計算機1553B總線命令，按照一定的時序發(fā)出射極跟隨驅(qū)動指令，驅(qū)動各電子開關(guān)和繼電器動作，實現(xiàn)對霍爾電推進器的點火極、陰極和陽極的分別供電及冗余切換，最終實現(xiàn)對霍爾電推進器點火;并對電源轉(zhuǎn)換單元輸出的相關(guān)模擬信號進行采樣，經(jīng)1553總線上傳給星務(wù)管理計算機，實現(xiàn)實時檢測電推進器的運行狀態(tài)。
[0004]空間存在高能粒子輻照惡劣環(huán)境，工作在其中的電子設(shè)備會發(fā)生單粒子效應(yīng)，如單粒子翻轉(zhuǎn)會使電子設(shè)備發(fā)生控制誤動作，單粒子R鎖會使電子設(shè)備電地短路而燒毀，單粒子累積效應(yīng)也會使電子設(shè)備發(fā)生永久故障而失去功能，因此空間電子設(shè)備需要具有抗輻照性能?，F(xiàn)有的星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器都無法滿足使用需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，結(jié)構(gòu)簡單，自主可控，可靠性高，工作壽命長，滿足空間環(huán)境的使用需求。
[0006]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，包括電源印制板和處理器板；
[0008]電源印制板包括連接10V電源的濾波器，連接在輸出端的DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊;濾波器上100V電源的進線上設(shè)置繼電器;繼電器接收開關(guān)機指令;DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊輸出端為處理器板供電；
[0009]處理器板包括單片機，分別連接在單片機輸入端的晶振、復(fù)位電路和A/D轉(zhuǎn)換器，連接在單片機輸出端的鎖存器，以及與單片機交互的程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和1553B總線控制器;鎖存器的輸出端經(jīng)射極跟隨驅(qū)動電路輸出控制指令；1553B總線控制器經(jīng)變壓器與1553B總線交互;A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端接入遙測信號。
[0010]優(yōu)選的，濾波器經(jīng)第一DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊為單片機、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鎖存器和1553B總線控制器提供+5V直流電。
[0011 ]優(yōu)選的，處理器板還包括模擬開關(guān)和運算放大器;遙測信號依次經(jīng)模擬開關(guān)和運算放大器接入A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0012]進一步，濾波器經(jīng)第二DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊為A/D轉(zhuǎn)換器、運算放大器和模擬開關(guān)提供±12V直流電。
[0013]優(yōu)選的，濾波器經(jīng)第三DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊為射極跟隨驅(qū)動電路提供+28V直流電。
[0014]優(yōu)選的，繼電器和濾波器之間設(shè)置有保險絲。
[0015]優(yōu)選的，濾波器上100V電源的回線上設(shè)置有浪涌抑制電路，浪涌抑制電路由分壓電阻和MOS管組成。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0017]本實用新型通過1553B總線能夠接收上位的星務(wù)管理計算機控制命令，按時序發(fā)出射極跟隨驅(qū)動指令，對電源轉(zhuǎn)換功能單元的電子開關(guān)和繼電器進行控制，實現(xiàn)對霍爾電推進器點火;并實時檢測電源轉(zhuǎn)換功能單元的狀態(tài)信號，上傳星務(wù)管理計算機。通過單片機、1553B控制器等硬件模塊板卡的設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡單，使其能夠抵抗空間單粒子輻照環(huán)境的影響，從而在滿足霍爾電推進器電源轉(zhuǎn)換的自動時序控制的同時，推進了霍爾電推進控制器在空間領(lǐng)域的應(yīng)用;可靠性高、壽命長、元器件100%自主可控。
【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中霍爾電推進器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖2為本實用新型實例中所述的霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖中:1、繼電器，2、保險絲，3、浪涌抑制電路，4、濾波器，5、第一DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，6、第二DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，7、第三DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，8、晶振，9、單片機，1、復(fù)位電路，11、程序存儲器，12、數(shù)據(jù)存儲器，13、鎖存器，14、1553B總線控制器，15、A/D轉(zhuǎn)換器，16、運算放大器，17、射極跟隨驅(qū)動電路，18、變壓器，19、模擬開關(guān)。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細(xì)說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。
[0022]本實用新型由于其設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，從而能夠選用完全自主可控的國產(chǎn)宇航級元器件，設(shè)計實現(xiàn)了星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其原理框圖如圖2所示，電源控制板接收100V±20%直流輸入電源，通過繼電器1、保險絲2、電阻分壓電路和MOS管組成的浪涌抑制電路3和濾波器4后，經(jīng)DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為三路，分別為射極指令驅(qū)動電路17使用的+28V直流電;A/D轉(zhuǎn)換器15、運算放大器16和模擬開關(guān)19使用的土 12V直流電；以及單片機
9、程序存儲器11、數(shù)據(jù)存儲器12、鎖存器13和1553B總線控制器14使用的+5V直流電；其中，繼電器I通過接收2路開/關(guān)機硬指令開關(guān)繼電器，實現(xiàn)對控制器100V電源的開/關(guān)電；射極指令驅(qū)動電路17輸出64路射極跟隨驅(qū)動指令，指令為200ms的正脈沖，電壓(28±3)V，驅(qū)動電流不小于200mA，按時序輸出；1553B總線控制器14經(jīng)變壓器18與1553B總線交互形成I路1553B通信，RT工作模式，通信速率IMbps，變壓器隔離輸出，接收星務(wù)管理主機控制命令，發(fā)送控制器本身的和電源轉(zhuǎn)換單元的工作狀態(tài)數(shù)據(jù);本實用新型擁有16路模擬采集通道，12位分辨率，接收± 1V模擬信號，其中10路采集來自電源轉(zhuǎn)換單元的工作狀態(tài)遙測信號，6路采集控制器本身的工作狀態(tài)遙測信號。從而使得本實用新型功耗小于6W，質(zhì)量小于4kg。
[0023]本實用新型在空間領(lǐng)域的應(yīng)用較廣，可以應(yīng)用于衛(wèi)星、空間站等空間領(lǐng)域新一代霍爾電推進器中，也可應(yīng)用于衛(wèi)星遠(yuǎn)置單元RTU中。本實用新型星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器產(chǎn)品已完成兩個月的常溫及溫度循環(huán)試驗等老練試驗，目前和霍爾電推進器其它部件組成系統(tǒng)一起在真空艙進行7500次點火試驗及10000小時的真空長壽命試驗，產(chǎn)品試驗結(jié)果穩(wěn)定可靠，由于其全部采用宇航級國產(chǎn)元器件設(shè)計實現(xiàn)，一方面大幅度提高控制器可靠性，另一方面實現(xiàn)了 100 %元器件自主可控。
【主權(quán)項】
1.一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，包括電源印制板和處理器板； 電源印制板包括連接10V電源的濾波器(4)，連接在濾波器(4)輸出端的DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊;濾波器(4)上100V電源的進線上設(shè)置繼電器(I);繼電器(I)接收開關(guān)機指令;DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊輸出端為處理器板供電； 處理器板包括單片機(9)，分別連接在單片機(9)輸入端的晶振(8)、復(fù)位電路(10)和A/D轉(zhuǎn)換器(15)，連接在單片機(9)輸出端的鎖存器(13)，以及與單片機(9)交互的程序存儲器(11)、數(shù)據(jù)存儲器(12)和1553B總線控制器(14);鎖存器(13)的輸出端經(jīng)射極跟隨驅(qū)動電路(17)輸出控制指令；1553B總線控制器(14)經(jīng)變壓器(18)與1553B總線交互;A/D轉(zhuǎn)換器(15)的輸入端接入遙測信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，濾波器(4)經(jīng)第一DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊(5)為單片機(9)、程序存儲器(II)、數(shù)據(jù)存儲器(I2)、鎖存器(I3)和1553B總線控制器(14)提供+5V直流電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，處理器板還包括模擬開關(guān)(19)和運算放大器(16);遙測信號依次經(jīng)模擬開關(guān)(19)和運算放大器(16)接入A/D轉(zhuǎn)換器(15)的輸入端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，濾波器(4)經(jīng)第二DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊(6)為A/D轉(zhuǎn)換器(15)、運算放大器(16)和模擬開關(guān)(19)提供± 12V直流電。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，濾波器(4)經(jīng)第三DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊(7)為射極跟隨驅(qū)動電路(17)提供+28V直流電。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，繼電器(I)和濾波器(4)之間設(shè)置有保險絲(2)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星船載霍爾電源轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，濾波器(4)上100V電源的回線上設(shè)置有浪涌抑制電路，浪涌抑制電路由分壓電阻和MOS管組成。
【文檔編號】B64G1/40GK205633099SQ201620479883
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】張遂南, 晉瓊, 關(guān)雄, 羅中偉, 楊鑫
【申請人】中國航天科技集團公司第九研究院第七七研究所, 中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所