本發(fā)明涉及航天電子電源領(lǐng)域，特別涉及一種空間用電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)。

背景技術(shù)：

電源控制器是衛(wèi)星及其他航天飛行器電源子系統(tǒng)的重要組成部分，為整星提供穩(wěn)定的一次母線，主要功能為：太陽電池s3r開關(guān)分流控制；蓄電池組充電及放電控制；一次母線、蓄電池及太陽電池電壓、電流、溫度等參數(shù)的采集與測量；電源測試接口；蓄電池均衡管理。衛(wèi)星電源的重量一般占整個衛(wèi)星重量的30％－40％，嚴(yán)重制約著衛(wèi)星平臺的承載能力，無法滿足大載荷需求。為了支持新載荷技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，減少平臺重量、體積、功耗等方面對載荷的束縛，星上電源系統(tǒng)需采取輕小型化設(shè)計方法，一方面對于現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行功能優(yōu)化、重組及整合，以減少電源模塊數(shù)量，減輕設(shè)備重量；另一方面，需要通過asic、soc等高集成技術(shù)來提高設(shè)備功率密度。電源系統(tǒng)的輕小型化從某種意義上而言也意味著提升了衛(wèi)星的載荷能力，降低了發(fā)射成本。

soc是在系統(tǒng)設(shè)計、芯片設(shè)計、軟件設(shè)計、工藝設(shè)計和產(chǎn)品保證的支持環(huán)境下，利用ip庫開發(fā)出來的soc技術(shù)不同于普通集成電路的顯著特征是強(qiáng)調(diào)頂層系統(tǒng)設(shè)計和軟硬件協(xié)同設(shè)計。ip核是指已經(jīng)設(shè)計好的并經(jīng)過實際驗證的、具有特定功能的、性能優(yōu)化的一些電路模塊。ip核一般分為硬核、軟核和固核三種，硬核是指經(jīng)過預(yù)先布局，可被作為特定功能模塊直接調(diào)用的ip核，軟核通常以硬件描述語言（hdl語言）形式提交，固核由rtl的描述和可綜合的網(wǎng)表組成。ip核是soc應(yīng)用基礎(chǔ)。soc系統(tǒng)的設(shè)計是建立在ip復(fù)用的基礎(chǔ)之上的，利用已有的ip核進(jìn)行設(shè)計重用，完成目標(biāo)系統(tǒng)的整體設(shè)計以及系統(tǒng)功能的仿真和驗證。采用從系統(tǒng)行為級開始的自頂向下設(shè)計方法，把處理機(jī)制、模型算法、軟件、芯片結(jié)構(gòu)、電路直至器件的設(shè)計緊密結(jié)合起來，在單個芯片上完成整個系統(tǒng)的功能。

功率集成電路sip是指將電力電子器件與保護(hù)、傳感、檢測、診斷等信息電子電路集成在同一封裝上。開展功率電路sip集成技術(shù)研究，將功率和體積大的功率器件集成在一個單元中，可以有效地減少電源控制器的體積和重量，減輕電源控制器熱控的負(fù)擔(dān)。

快速響應(yīng)航天器對電源系統(tǒng)提出了小型化、易擴(kuò)展、可升級、標(biāo)準(zhǔn)化接口等新的要求。在研的最著名的快速響應(yīng)航天器是美國的戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星tacsat。此外，實驗小衛(wèi)星xss系列、快速攻擊識別和探測告警系統(tǒng)（raidrs）、可重復(fù)對接的魔方衛(wèi)星cubesat、英國合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星（astrosar）和智能小衛(wèi)星平臺等。這些快響衛(wèi)星電源系統(tǒng)都不約而同地采用了標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)計、功能模塊化、接口標(biāo)準(zhǔn)化等soc設(shè)計理念和技術(shù)。

歐洲thalesalenia空間集團(tuán)下屬etca公司，為滿足衛(wèi)星電源系統(tǒng)的需求而打造的新一代中功率電源管理單元采用mil1553b外總線以及rs485內(nèi)總線，結(jié)構(gòu)為模塊化組合結(jié)構(gòu)，電源管理單元可以根據(jù)不同功率的需求而進(jìn)行模塊化拓展和組合，各模塊均采用通用化、微系統(tǒng)化設(shè)計模式。

中國專利201480039674描述一種優(yōu)化的電源架構(gòu)，提供用于微控制器系統(tǒng)中的電力的有效分配和故障檢測。該電源架構(gòu)包括各種部件以及高完整性和多樣化檢測方案，其允許相關(guān)聯(lián)的控制處理器用高安全標(biāo)準(zhǔn)工作。各種實施例提供用于電子模塊安全架構(gòu)的集成方法，其包括用于各種微處理器和控制通信總線的電源的多樣性和空間獨立性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種空間用電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)，將航天現(xiàn)用電源控制單機(jī)拆解功能，分單元進(jìn)行集成化小型化設(shè)計，實現(xiàn)空間用電源管理微系統(tǒng)內(nèi)部功能單元即插即用，快速裝配。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種空間用電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)，其特點是，包含：

系統(tǒng)通信層；

優(yōu)化控制層；

功能設(shè)置層，其包含分流模塊、放電調(diào)節(jié)模塊、充電調(diào)節(jié)模塊中的一部分電路及主誤差放大模塊；

應(yīng)用執(zhí)行層，其包含分流模塊、放電調(diào)節(jié)模塊和充電調(diào)節(jié)模塊中的另一部分電路。

所述的系統(tǒng)通信層為tte以太網(wǎng)總線。

所述的優(yōu)化控制層包含：二次電源模塊、智能數(shù)據(jù)節(jié)點和均衡管理模塊；

其中，所述的二次電源模塊包含：二次電源ip核、二次電源sip、與二次電源sip電路相連的二次電源，及與二次電源ip核電路連接的二次電源通信接口、二次電源指令控制電路、二次電源采樣接口電路；

所述的均衡管理模塊包含：均衡管理ip核，及與均衡管理ip核電路連接的單體采樣電路、均衡管理電路、均衡管理通信接口、均衡管理指令控制電路、均衡采樣接口。

所述的智能數(shù)據(jù)節(jié)點包含：

電路連接的mcu、flash、sdram、tte以太網(wǎng)總線接口、adc/dac接口和i2c總線接口。

如權(quán)利要求4所述的空間用電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述的智能數(shù)據(jù)節(jié)點還包含：一故障保護(hù)及時間邏輯鎖相回路、智能數(shù)據(jù)電源接口和模塊監(jiān)控接口。

所述的分流模塊具體包含：分流ip核、分流sip、與分流ip核電路連接的分流通信接口、分流指令控制電路、分流采樣接口、分流mea接口和分流pwm控制電路，以及與分流sip電路連接的分流驅(qū)動電路、分流保護(hù)電路和分流檢測電路；

所述的放電調(diào)節(jié)模塊具體包含：放電調(diào)節(jié)ip核、放電調(diào)節(jié)sip、與放電調(diào)節(jié)ip核電路連接的放電調(diào)節(jié)通信接口、放電調(diào)節(jié)指令控制電路、放電調(diào)節(jié)采樣接口、放電調(diào)節(jié)mea接口和放電調(diào)節(jié)pwm控制電路，以及與放電調(diào)節(jié)sip電路連接的放電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、放電調(diào)節(jié)保護(hù)電路和放電調(diào)節(jié)檢測電路；

所述的主誤差放大模塊具體包含：主誤差放大ip核、與主誤差放大ip核電路相連的主誤差通信接口、主誤差指令控制電路、主誤差采樣接口和統(tǒng)一mea電路；

所述的充電調(diào)節(jié)模塊具體包含：充電調(diào)節(jié)ip核、充電調(diào)節(jié)sip、與充電調(diào)節(jié)ip核電路連接的充電調(diào)節(jié)通信接口、充電調(diào)節(jié)指令控制電路、充電調(diào)節(jié)采樣接口、充電調(diào)節(jié)mea接口、充電調(diào)節(jié)pwm控制電路和充電調(diào)節(jié)均流控制電路，以及與充電調(diào)節(jié)sip電路連接的充電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、充電調(diào)節(jié)保護(hù)電路和充電調(diào)節(jié)檢測電路。

所述的分流模塊中的分流ip核、分流通信接口、分流指令控制電路、分流采樣接口、分流mea接口、分流pwm控制電路，和放電調(diào)節(jié)模塊中的放電調(diào)節(jié)ip核、放電調(diào)節(jié)通信接口、放電調(diào)節(jié)指令控制電路、放電調(diào)節(jié)采樣接口、放電調(diào)節(jié)mea接口，和放電調(diào)節(jié)pwm控制電路，和主誤差放大模塊，和充電調(diào)節(jié)模塊中的充電調(diào)節(jié)ip核、充電調(diào)節(jié)通信接口、充電調(diào)節(jié)指令控制電路、充電調(diào)節(jié)采樣接口、充電調(diào)節(jié)mea接口、充電調(diào)節(jié)pwm控制電路、充電調(diào)節(jié)均流控制電路架構(gòu)成一功能設(shè)置層。

所述分流模塊中的分流sip、分流驅(qū)動電路、分流保護(hù)電路、分流檢測電路，和所述放電調(diào)節(jié)模塊中的放電調(diào)節(jié)sip、放電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、放電調(diào)節(jié)保護(hù)電路、放電調(diào)節(jié)檢測電路，和充電調(diào)節(jié)模塊中的充電調(diào)節(jié)sip、充電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、充電調(diào)節(jié)保護(hù)電路、充電調(diào)節(jié)檢測電路架構(gòu)成一應(yīng)用執(zhí)行層。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

（1）開放式結(jié)構(gòu)的設(shè)計

開放式結(jié)構(gòu)具有通用性和擴(kuò)展性強(qiáng)的特點，設(shè)計為：

第一，以第三代航天通信總線千兆tte以太網(wǎng)作為電源系統(tǒng)對外擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)接口，同時配置相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，各航天器分系統(tǒng)按照開放的總線硬件接口和相應(yīng)通信協(xié)議研制的服務(wù)系統(tǒng)可無縫接入星務(wù)計算機(jī)。

第二，采用i2c總線規(guī)范作為電源系統(tǒng)的內(nèi)部總線之一，各電源系統(tǒng)板級模塊按照開放的i2c總線規(guī)范與系統(tǒng)相連。由于各板級模塊提供了標(biāo)準(zhǔn)外部接口，可以方便根據(jù)需求功率增減各種符合接口協(xié)議的板級模塊，以此獲得了系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性。同時，內(nèi)部總線的標(biāo)準(zhǔn)化和開放性可以充分發(fā)揮各板級模塊專門調(diào)試和研制技術(shù)優(yōu)勢，使電源系統(tǒng)各模塊的綜合性能得以提升。

（2）接口標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

接口標(biāo)準(zhǔn)化是ip核和sip集成模塊通用化的基礎(chǔ)?？臻g飛行器的標(biāo)準(zhǔn)化接口標(biāo)準(zhǔn)對電源系統(tǒng)的模塊接口、母線與負(fù)載接口、母線接地的接口等都作了詳細(xì)規(guī)定。對每一個ip核，通訊、指令控制和采樣為通用部分，通過asic集成為一通用ip核，智能節(jié)點總線接口也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。

（3）控制與管理ip核設(shè)計

空間電源控制系統(tǒng)主要包括電源控制器（pcdu）和鋰電管理器（bmu）兩個部分。pcdu負(fù)責(zé)能源的變換、調(diào)節(jié)、分配與管理。其控制部分涉及電壓電流采樣、誤差放大器mea、pi調(diào)節(jié)、pwm控制、并聯(lián)均流等；bmu負(fù)責(zé)鋰電在軌管理，涉及單體采樣、均衡控制等。這些通用的控制管理電路分別ip化。對這些ip核分別建立了行為級仿真模型、物理版圖級模型和元數(shù)據(jù)模型各層次模型。行為級仿真模型采用系統(tǒng)級建模語言（systemc）設(shè)計，包含ip核的功能、面積等所有功能和必要的實現(xiàn)信息。模型接口時序基于事務(wù)和基于周期兩種，分別用于實現(xiàn)soc架構(gòu)設(shè)計和性能分析。元數(shù)據(jù)模型采用xml（extensiblemarkuplanguage）語言設(shè)計，記錄ip核各種屬性，形成ip核自動化集成的基礎(chǔ)。

（4）功率sip集成設(shè)計

pcdu除了控制管理部分之外還有一個重要的部分，即功率調(diào)節(jié)部分。這部分由于涉及到眾多功率器件，如功率mos管、電感、電容和變壓器等，其集成方式與控制調(diào)節(jié)部分不同，其不能直接進(jìn)行ip核設(shè)計，而是進(jìn)行sip集成。sip集成將功率器件與外圍接口電路、保護(hù)電路、檢測診斷電路等集成在同一模組內(nèi)。sip集成后功率變換組件作為控制ip核的獨立執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（5）協(xié)同優(yōu)化設(shè)計

與傳統(tǒng)電源系統(tǒng)不同，高性能電源系統(tǒng)還包含優(yōu)化控制層，主要有pi調(diào)節(jié)參數(shù)優(yōu)化、控制算法優(yōu)化、能源優(yōu)化分配及調(diào)度、能源優(yōu)化管理、電源系統(tǒng)健康狀況評估和故障檢測、預(yù)警及重構(gòu)等。這些優(yōu)化采用軟硬件協(xié)同分析、協(xié)同設(shè)計、協(xié)同模擬和協(xié)同驗證，可大大減少硬件設(shè)計風(fēng)險和縮短嵌入式軟件的開發(fā)調(diào)試時間。同時在協(xié)同驗證環(huán)境中能夠及時發(fā)現(xiàn)軟硬件中所存在的致命問題，避免在最后集成測試階段重新進(jìn)行軟硬件的調(diào)整。

（6）功能增減擴(kuò)展設(shè)計

可通過增減板級模塊功能配置和加裝擴(kuò)展單元來實現(xiàn)任意要求的pcdu。

1)增減模塊功能配置

基本板級模塊在實際應(yīng)用時，可根據(jù)實際任務(wù)的需要，采用ip核復(fù)用技術(shù)對模塊功能配置進(jìn)行更改，去掉不需要的功能ip核或增加相應(yīng)功能ip核，構(gòu)成適應(yīng)新要求的板級模塊。

2)加裝擴(kuò)展模塊

為了適應(yīng)電源系統(tǒng)不同功率需求，可以通過基本板級模塊的擴(kuò)展來實現(xiàn)?；景寮壞K數(shù)受mea主誤差放大模塊能力限制，也由mea主誤差放大模塊統(tǒng)一控制。

擴(kuò)展模塊根據(jù)需要選擇一定數(shù)量的6種基本板級模塊，所使用的模塊種類及每種模塊的數(shù)量依據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)計。

擴(kuò)展模塊與優(yōu)化管理模塊間可使用tte或1553b等串口方式通訊（具體通訊方式可選），擴(kuò)展模塊之間可使用i2c串口方式通訊。

（7）控制核的構(gòu)件化設(shè)計

控制內(nèi)核采用構(gòu)件化設(shè)計，通過封裝驅(qū)動程序，構(gòu)建軟件中間件，為應(yīng)用軟件提供統(tǒng)一的接口，以適應(yīng)不同的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。

（8）基于ip核的soc芯片軟硬件協(xié)同設(shè)計

電源系統(tǒng)soc包括的ip核不僅有數(shù)字ip、模擬ip還有功率級的ip核，需要建立基于各種ip核的系統(tǒng)集成驗證環(huán)境，完成ip核的集成仿真。

與傳統(tǒng)空間用電源系統(tǒng)不同，電源管理微系統(tǒng)soc還包含優(yōu)化控制層，主要有pi調(diào)節(jié)參數(shù)優(yōu)化、控制算法優(yōu)化、能源優(yōu)化分配及調(diào)度、能源優(yōu)化管理、電源系統(tǒng)健康狀況評估和故障檢測、預(yù)警及重構(gòu)等。這些優(yōu)化采用軟硬件協(xié)同分析、協(xié)同設(shè)計、協(xié)同模擬和協(xié)同驗證，可大大減少硬件設(shè)計風(fēng)險和縮短嵌入式軟件的開發(fā)調(diào)試時間。同時在協(xié)同驗證環(huán)境中能夠及時發(fā)現(xiàn)軟硬件中所存在的致命問題，避免在最后集成測試階段重新進(jìn)行軟硬件的調(diào)整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種空間用電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明智能節(jié)點框圖；

圖3為本發(fā)明微系統(tǒng)控制核功能圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，一種空間用電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)，包含：系統(tǒng)通信層；優(yōu)化控制層；功能設(shè)置層，其包含分流模塊、放電調(diào)節(jié)模塊、充電調(diào)節(jié)模塊中的一部分電路及主誤差放大模塊；應(yīng)用執(zhí)行層，其包含分流模塊、放電調(diào)節(jié)模塊和充電調(diào)節(jié)模塊中的另一部分電路。

上述的系統(tǒng)通信層為tte以太網(wǎng)總線。

上述的優(yōu)化控制層包含：二次電源模塊、智能數(shù)據(jù)節(jié)點和均衡管理模塊；

其中，所述的二次電源模塊包含：二次電源ip核、二次電源sip、與二次電源sip電路相連的二次電源，及與二次電源ip核電路連接的二次電源通信接口、二次電源指令控制電路、二次電源采樣接口電路；所述的均衡管理模塊包含：均衡管理ip核，及與均衡管理ip核電路連接的單體采樣電路、均衡管理電路、均衡管理通信接口、均衡管理指令控制電路、均衡采樣接口。

上述的智能數(shù)據(jù)節(jié)點包含：電路連接的mcu、flash、sdram、tte以太網(wǎng)總線接口、adc/dac接口和i2c總線接口（參見圖2）。

上述的智能數(shù)據(jù)節(jié)點還包含：一故障保護(hù)及時間邏輯鎖相回路、智能數(shù)據(jù)電源接口和模塊監(jiān)控接口。

上述的分流模塊具體包含：分流ip核、分流sip、與分流ip核電路連接的分流通信接口、分流指令控制電路、分流采樣接口、分流mea接口和分流pwm控制電路，以及與分流sip電路連接的分流驅(qū)動電路、分流保護(hù)電路和分流檢測電路；所述的放電調(diào)節(jié)模塊具體包含：放電調(diào)節(jié)ip核、放電調(diào)節(jié)sip、與放電調(diào)節(jié)ip核電路連接的放電調(diào)節(jié)通信接口、放電調(diào)節(jié)指令控制電路、放電調(diào)節(jié)采樣接口、放電調(diào)節(jié)mea接口和放電調(diào)節(jié)pwm控制電路，以及與放電調(diào)節(jié)sip電路連接的放電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、放電調(diào)節(jié)保護(hù)電路和放電調(diào)節(jié)檢測電路；所述的主誤差放大模塊具體包含：主誤差放大ip核、與主誤差放大ip核電路相連的主誤差通信接口、主誤差指令控制電路、主誤差采樣接口和統(tǒng)一mea電路；所述的充電調(diào)節(jié)模塊具體包含：充電調(diào)節(jié)ip核、充電調(diào)節(jié)sip、與充電調(diào)節(jié)ip核電路連接的充電調(diào)節(jié)通信接口、充電調(diào)節(jié)指令控制電路、充電調(diào)節(jié)采樣接口、充電調(diào)節(jié)mea接口、充電調(diào)節(jié)pwm控制電路和充電調(diào)節(jié)均流控制電路，以及與充電調(diào)節(jié)sip電路連接的充電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、充電調(diào)節(jié)保護(hù)電路和充電調(diào)節(jié)檢測電路。

上述的分流模塊中的分流ip核、分流通信接口、分流指令控制電路、分流采樣接口、分流mea接口、分流pwm控制電路，和放電調(diào)節(jié)模塊中的放電調(diào)節(jié)ip核、放電調(diào)節(jié)通信接口、放電調(diào)節(jié)指令控制電路、放電調(diào)節(jié)采樣接口、放電調(diào)節(jié)mea接口，和放電調(diào)節(jié)pwm控制電路，和主誤差放大模塊，和充電調(diào)節(jié)模塊中的充電調(diào)節(jié)ip核、充電調(diào)節(jié)通信接口、充電調(diào)節(jié)指令控制電路、充電調(diào)節(jié)采樣接口、充電調(diào)節(jié)mea接口、充電調(diào)節(jié)pwm控制電路、充電調(diào)節(jié)均流控制電路架構(gòu)成一功能設(shè)置層。

上述分流模塊中的分流sip、分流驅(qū)動電路、分流保護(hù)電路、分流檢測電路，和所述放電調(diào)節(jié)模塊中的放電調(diào)節(jié)sip、放電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、放電調(diào)節(jié)保護(hù)電路、放電調(diào)節(jié)檢測電路，和充電調(diào)節(jié)模塊中的充電調(diào)節(jié)sip、充電調(diào)節(jié)驅(qū)動電路、充電調(diào)節(jié)保護(hù)電路、充電調(diào)節(jié)檢測電路架構(gòu)成一應(yīng)用執(zhí)行層。

采用高安全性tte（時間觸發(fā)以太網(wǎng)）總線與星務(wù)計算機(jī)進(jìn)行外部通信，智能數(shù)據(jù)節(jié)點內(nèi)部通信采用tte外總線轉(zhuǎn)i2c內(nèi)總線傳輸網(wǎng)關(guān)，通過節(jié)點數(shù)據(jù)處理器ip核，i2c內(nèi)總線實現(xiàn)控制各功能子模塊；優(yōu)化控制層從電源系統(tǒng)整體出發(fā)對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，是實現(xiàn)高性能電源系統(tǒng)的重要保證，功能同時由智能數(shù)據(jù)節(jié)點、二次電源轉(zhuǎn)換與均衡管理器實現(xiàn)，均衡控制由單體采樣、均衡管理、指令控制以及接口ip核單元組成；功能設(shè)置層主要通過pwm控制實現(xiàn)母線電壓恒定，是實現(xiàn)電源系統(tǒng)高效、高品質(zhì)、高可靠等的基礎(chǔ)，集成指令控制、通訊接口、采樣接口、mea接口、均流控制以及pwm脈寬調(diào)制等ip核單元；應(yīng)用執(zhí)行層主要是功率變換電路，其控制對象和控制量分別為功率mos管的占空比，各單元分別為功率驅(qū)動、保護(hù)電路、檢測電路等由運放、mos管、電感、電容組成的混模sip。

基于混合集成soc的高性能電源系統(tǒng)采用模塊化soc，包括分流模塊、放電調(diào)節(jié)模塊、充電調(diào)節(jié)模塊、主誤差放大模塊、二次電源模塊、鋰電管理模塊等，每一個模塊都包含通信接口、優(yōu)化控制接口和采樣接口ip核，這些通用ip核負(fù)責(zé)信號采集、數(shù)據(jù)處理以及與上層或同一層的模塊數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)優(yōu)化控制。分流模塊、放電調(diào)節(jié)模塊和充電調(diào)節(jié)模塊是采用ip核和sip混合集成的功率單元，各模塊受mea主誤差放大模塊統(tǒng)一控制，由pwm控制ip核實現(xiàn)電流型控制。

如圖3所示，為了加強(qiáng)軟件結(jié)構(gòu)化設(shè)計，通用處理器模塊的軟件在軟件體系架構(gòu)上采用模塊化和層次化的設(shè)計。

本電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計如下：

（1）頂層設(shè)計

梳理電源系統(tǒng)的功能特點，電路性質(zhì)等特性，對電源系統(tǒng)soc架構(gòu)進(jìn)行頂層設(shè)計，構(gòu)建高集成空間電源微系統(tǒng)的模塊組成和功能；

（2）控制組件模塊片上化

根據(jù)頂層架構(gòu)及其模塊功能，提取了共性電路或功能，采用asic技術(shù)進(jìn)行片上集成，形成通用功能模塊；將通用功能模塊ip核化，根據(jù)實際應(yīng)用要求，形成ip硬核和ip軟核。構(gòu)建分流、放電、充電、二次電源、均衡管理、單體采樣、mea誤差放大、pi調(diào)節(jié)和故障管理等控制組件ip庫；

（3）單元片上化

根據(jù)電源系統(tǒng)的需求，對ip核進(jìn)行集成，形成集成模塊器件；按電路的功率等級，對功率控制、功率變換等功能分別集成。構(gòu)建信號控制電路ip庫，實現(xiàn)各個模塊soc；

（4）電源系統(tǒng)soc

在前期ip核與sip集成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行微系統(tǒng)級的即插即用，快速裝配。

通用單元設(shè)計：

在構(gòu)建了可復(fù)用ip核的基礎(chǔ)上，對每一個ip核增加相應(yīng)的外圍電路，并對其進(jìn)行asic芯片設(shè)計，對功率執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行sip集成。這些芯片主要有：

1）通用處理器智能節(jié)點芯片

2）指令控制asic芯片

3）pwm控制asic芯片

4）鋰電均衡管理asic芯片

5）驅(qū)動單元sip芯片

6）保護(hù)單元sip芯片

7）檢測單元sip芯片

已研發(fā)智能數(shù)據(jù)節(jié)點功能參數(shù)：

測控處理：遙控數(shù)據(jù)接收與分發(fā)、遙測數(shù)據(jù)組幀；

數(shù)管管理：總線管理、集成i2c/tte以太網(wǎng)(或can，可選)通信接口；

電源系統(tǒng)管理：電源系統(tǒng)健康狀態(tài)估算、壽命預(yù)估；

星務(wù)安全管理：能源控制、應(yīng)急安全管理、自毀控制；

自主管理：fdir（故障診斷、隔離與恢復(fù)）；

遙測參數(shù)采集：采集部分模擬量遙測參數(shù)；

遙控指令輸出：對外輸出控制指令集。

綜上所述，本發(fā)明一種空間用電源管理微系統(tǒng)架構(gòu)，將航天現(xiàn)用電源控制單機(jī)拆解功能，分單元進(jìn)行集成化小型化設(shè)計，實現(xiàn)空間用電源管理微系統(tǒng)內(nèi)部功能單元即插即用，快速裝配。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。