一種基于fpga的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，太陽(yáng)能充電模塊為鋰聚合物電池充電，休眠與喚醒模塊連通FPGA供電模塊，將太陽(yáng)能電池的輸出電壓轉(zhuǎn)化為FPGA控制模塊的工作電壓，電池溫度采集模塊和電池電量采集模塊實(shí)時(shí)采集鋰聚合物電池的溫度和電量信息，送入FPGA控制模塊進(jìn)行分析處理，F(xiàn)PGA控制模塊輸出使能信號(hào)，與鋰聚合物電池的電量輸出共同通過(guò)5路輸出模塊供電。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的高效率充放電和低紋波穩(wěn)定輸出。
【專利說(shuō)明】—種基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于航天應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種衛(wèi)星電源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前小衛(wèi)星上的電源系統(tǒng)管理通常采用FPGA或單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。相比較而言，F(xiàn)PGA具有靜態(tài)可重復(fù)編程、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)和可重復(fù)配置內(nèi)部邏輯塊和I/o模塊等特性，硬件集成度高、運(yùn)算速度快、可靠性高的優(yōu)勢(shì)使得FPGA逐漸成為一般星載電源系統(tǒng)的首選控制單元。實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，每一項(xiàng)基本任務(wù)在FPGA里都分配有各自的資源，運(yùn)行獨(dú)立，從而提高了數(shù)據(jù)吞吐量，并且在很大程度上消除了基本任務(wù)之間的相互影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度和可靠性。現(xiàn)階段國(guó)外的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)基本是采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)的，國(guó)內(nèi)研究起步較晚，發(fā)展空間較大。而質(zhì)量輕、輸出穩(wěn)定度高、充放電效率高、電量不易流失等方面同樣是衡量空間小衛(wèi)星性能的重要因素。
[0003]具體來(lái)看，如國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)發(fā)射的ZDPS-1A號(hào)小衛(wèi)星，其自身電源系統(tǒng)不含控制模塊，這間接提高了整個(gè)小衛(wèi)星電源系統(tǒng)控制的難度，且ZDPS-1A的電源系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，使得充電效率較低。清華大學(xué)的“清華一號(hào)”小衛(wèi)星，存在儲(chǔ)能時(shí)間較低的缺陷，且其電源系統(tǒng)的主控芯片為AT89C51，在處理速度和穩(wěn)定性的性能遠(yuǎn)不如FPGA。現(xiàn)有的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)無(wú)法兼具質(zhì)量輕，供電穩(wěn)定，效率高等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，可通過(guò)FPGA控制管理小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的高效率充放電、低紋波穩(wěn)定輸出；獨(dú)特設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)休眠與喚醒模塊結(jié)合FPGA相互工作，克服了電量流失快的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電量的長(zhǎng)期存儲(chǔ)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、FPGA控制模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊、電池溫度采集模塊、FPGA供電模塊和鋰聚合物電池。所述的太陽(yáng)能充電模塊和休眠與喚醒模塊連通太陽(yáng)能電池的輸出端，太陽(yáng)能充電模塊為鋰聚合物電池充電，休眠與喚醒模塊連通FPGA供電模塊，將太陽(yáng)能電池的輸出電壓轉(zhuǎn)化為FPGA控制模塊的工作電壓，電池溫度采集模塊和電池電量采集模塊實(shí)時(shí)采集鋰聚合物電池的溫度和電量信息，送入FPGA控制模塊進(jìn)行分析處理，F(xiàn)PGA控制模塊輸出使能信號(hào)，與鋰聚合物電池的電量輸出共同通過(guò)5路輸出模塊為小衛(wèi)星中不超過(guò)5個(gè)子系統(tǒng)供電；FPGA控制模塊同步管理太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊和電池溫度采集模塊。
[0006]所述的FPGA控制模塊采用ALTERA公司的EP3C10E144C8N，F(xiàn)PGA控制模塊將電池電量采集模塊采集的電量與設(shè)定的閾值相比較，控制5路輸出的通斷，實(shí)現(xiàn)電池電量的儲(chǔ)存，并防止鋰聚合物電池發(fā)生過(guò)放故障；FPGA控制模塊將電池溫度采集模塊采集的溫度與設(shè)定的閾值相比較，當(dāng)溫度大于閥值時(shí)，控制5路輸出模塊的通斷，對(duì)鋰聚合物電池形成保護(hù)；FPGA控制模塊設(shè)定最大功率點(diǎn)跟蹤的電壓點(diǎn)，與太陽(yáng)能電池輸出的最大功率點(diǎn)電壓相匹配。
[0007]所述的休眠與喚醒模塊控制模塊FPGA控制模塊斷電休眠，并在休眠后由太陽(yáng)能電池的供電喚醒。
[0008]所述的5路輸出模塊與鋰聚合物電池之間串接自恢復(fù)保險(xiǎn)絲；所述的5路輸出模塊與FPGA控制模塊串接隔離器，在防止使能信號(hào)短路的同時(shí)放大使能信號(hào)。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:太陽(yáng)能充電模塊將前端太陽(yáng)能電池的輸出轉(zhuǎn)換為可供鋰聚合物電池充電的電壓,并恒流對(duì)電池充電,且可實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，使充電效率大幅度提升；5路輸出模塊將從鋰聚合物電池輸出的電量經(jīng)過(guò)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲穩(wěn)定輸出，并將從FPGA輸出的使能信號(hào)放大后穩(wěn)定輸出，每路輸出電壓可達(dá)5V，電流可達(dá)IA以上；休眠與喚醒模塊可自主實(shí)現(xiàn)主控單元FPGA的休眠，并通過(guò)太陽(yáng)能充電完成FPGA的喚醒，從而實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)自身的低功耗工作，達(dá)到電量的長(zhǎng)期儲(chǔ)存；電池電量采集模塊實(shí)時(shí)采集電池電量，并將采集的模擬數(shù)據(jù)經(jīng)A/D后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳輸給FPGA，以便進(jìn)一步處理；電池溫度采集模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰聚合物電池溫度的實(shí)時(shí)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸給FPGA控制模塊，并與FPGA內(nèi)部設(shè)置的鋰聚合物電池溫度閥值相比較，方便FPGA給出下一步操作指令，以保證鋰聚合物電池在合適的溫度中正常工作。采總體而言，本發(fā)明設(shè)計(jì)的基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，不僅具有充電效率高、自身消耗少、電量易于長(zhǎng)期儲(chǔ)存的特點(diǎn)，還能至多為小衛(wèi)星中5個(gè)其它子系統(tǒng)供電，且輸出紋波小，穩(wěn)定度高，保證了小衛(wèi)星的正常工作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0011]圖2為本發(fā)明中的休眠與喚醒模塊電路原理圖；
[0012]圖3為本發(fā)明中的5路輸出模塊電路原理圖；
[0013]圖4為本發(fā)明中的電池溫度采集模塊電路原理圖；
[0014]圖5為本發(fā)明中的太陽(yáng)能充電模塊電路原理圖；
[0015]圖6為本發(fā)明中的電池電量采集模塊電路原理圖；
[0016]圖7為本發(fā)明中的FPGA供電模塊電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0018]一種基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng),包括了太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、FPGA控制模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊、電池溫度采集模塊、FPGA供電模塊和鋰聚合物電池。其中，太陽(yáng)能電池輸出端輸出的電量分為兩路，一路連接太陽(yáng)能充電模塊的輸入端，而太陽(yáng)能充電模塊的輸出端連接鋰聚合物電池，實(shí)現(xiàn)鋰聚合物電池的充電；太陽(yáng)能電池輸出的另一路與休眠與喚醒模塊相連，休眠與喚醒模塊配合FPGA供電模塊，實(shí)現(xiàn)了將電池輸出電壓轉(zhuǎn)化為FPGA工作電壓供FPGA工作的管理。電池溫度采集模塊和電池電量采集模塊實(shí)時(shí)采集電池的溫度和電量信息，上述這兩個(gè)模塊又與FPGA相連接，將采集到的信息送Λ FPGA進(jìn)行分析處理。電池的電量輸出和FPGA的使能信號(hào)輸出，共同構(gòu)成了小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的5路輸出模塊，可以至多為小衛(wèi)星中5個(gè)其它子系統(tǒng)供電。FPGA作為小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的主控模塊，同步管理太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊和電池溫度采集模塊。該電源系統(tǒng)提供5路5V輸出，輸出穩(wěn)定，紋波小，滿足小衛(wèi)星的工
作需要。
[0019]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:FPGA控制模塊采用ALTERA公司的EP3C10E144C8N，其自身功耗僅為同類型FPGA的75%，含有5000到120000個(gè)邏輯單元以及多達(dá)288個(gè)數(shù)字信號(hào)處理乘法器，存儲(chǔ)器容量也達(dá)到4Mbits，滿足小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理需求，并具有一定的空間工作能力。FPGA通過(guò)給5路輸出模塊提供使能信號(hào)，完成對(duì)5路輸出模塊的控制；FPGA通過(guò)給休眠與喚醒模塊中的N溝道MOS管發(fā)送高低電平和給該模塊中的D觸發(fā)器發(fā)送清零信號(hào)來(lái)完成對(duì)休眠與喚醒模塊的管理；FPGA通過(guò)接收電池電量采集模塊采集的電量，將已轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電量數(shù)據(jù)通過(guò)PID算法與FPGA內(nèi)部設(shè)定的閥值相比較，根據(jù)電池的即時(shí)電量，F(xiàn)PGA內(nèi)部發(fā)出相應(yīng)指令，控制5路輸出的通斷，有效實(shí)現(xiàn)電池電量的長(zhǎng)期儲(chǔ)存，并起到防止電池發(fā)生過(guò)放故障的作用；FPGA通過(guò)接收電池溫度采集模塊采集的電池溫度數(shù)據(jù)，將已轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)PID算法與FPGA內(nèi)部設(shè)定的閥值相比較，當(dāng)溫度大于閥值時(shí)，F(xiàn)PGA內(nèi)部發(fā)出相應(yīng)指令，控制5路輸出模塊的通斷，從而對(duì)鋰聚合物電池形成保護(hù)；FPGA通過(guò)給太陽(yáng)能充電模塊發(fā)送使能信號(hào)，完成對(duì)太陽(yáng)能充電的控制，并且，F(xiàn)PGA內(nèi)部可設(shè)定最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的電壓點(diǎn)，與太陽(yáng)能電池輸出的最大功率點(diǎn)電壓相匹配，從而使太陽(yáng)能充電實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，最大限度的提升充電效率。
[0020]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述休眠與喚醒模塊可用于對(duì)控制模塊FPGA斷電休眠，實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星電源系統(tǒng)自身的低功耗運(yùn)行。休眠后，可由前端太陽(yáng)能供電，再次通過(guò)休眠與喚醒電路，實(shí)現(xiàn)FPGA的供電，達(dá)到小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。
[0021 ] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述電池溫度采集模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰聚合物電池溫度的實(shí)時(shí)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸給FPGA控制模塊，并與FPGA內(nèi)部設(shè)置的鋰聚合物電池溫度閥值相比較，方便FPGA給出下一步操作指令。
[0022]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述電池電量采集模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰聚合物電池電量的實(shí)時(shí)采集，并將采集的模擬數(shù)據(jù)經(jīng)A/D后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳輸給FPGA，以便進(jìn)一步處理。
[0023]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述5路輸出模塊在輸出5路電壓的同時(shí)，也輸出了5路使能信號(hào)。串接的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可有效防止短路的發(fā)生；串接的隔離器，在有效防止使能信號(hào)鏈路的短路情況發(fā)生的同時(shí)，對(duì)使能信號(hào)輸出起到一個(gè)放大的作用，緩解了由于線路原因?qū)е碌氖鼓苄盘?hào)減弱的情況。
[0024]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述FPGA供電模塊可實(shí)現(xiàn)3路不同電壓的輸出，滿足FPGA工作需求，為FPGA控制模塊的正常工作提供保障，從而在一定程度上確保了小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0025]參照?qǐng)D1，一種基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、FPGA控制模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊、電池溫度采集模塊、FPGA供電模塊和鋰聚合物電池。如圖1所示，太陽(yáng)能電池輸出端輸出的電量分為兩路，一路連接太陽(yáng)能充電模塊的輸入端，而太陽(yáng)能充電模塊的輸出端連接鋰聚合物電池，實(shí)現(xiàn)鋰聚合物電池的充電；太陽(yáng)能電池輸出的另一路與休眠與喚醒模塊相連，休眠與喚醒模塊配合FPGA供電模塊，實(shí)現(xiàn)了將電池輸出電壓轉(zhuǎn)化為FPGA工作電壓供FPGA工作的管理。電池溫度采集模塊和電池電量采集模塊實(shí)時(shí)采集電池的溫度和電量信息，上述這兩個(gè)模塊又與FPGA相連接，將采集到的信息送入FPGA進(jìn)行分析處理。電池的電量輸出和FPGA的使能信號(hào)輸出，共同構(gòu)成了小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的5路輸出模塊，可以至多為小衛(wèi)星中5個(gè)其它子系統(tǒng)供電。FPGA作為小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的主控模塊，與其它模塊相連接，同步管理太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊和電池溫度采集模塊。
[0026]本發(fā)明的FPGA控制模塊，采用ALTERA EP3C10E144C8N來(lái)作為設(shè)備的主控。FPGA通過(guò)給5路輸出模塊提供使能信號(hào)，完成對(duì)5路輸出模塊的控制；FPGA通過(guò)給休眠與喚醒模塊中的N溝道MOS管發(fā)送高低電平和給該模塊中的D觸發(fā)器發(fā)送清零信號(hào)來(lái)完成對(duì)休眠與喚醒模塊的管理；FPGA通過(guò)接收電池電量采集模塊采集的電量，將已轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電量數(shù)據(jù)通過(guò)PID算法與FPGA內(nèi)部設(shè)定的閥值相比較，根據(jù)電池的即時(shí)電量，F(xiàn)PGA內(nèi)部發(fā)出相應(yīng)指令，控制5路輸出的通斷，有效實(shí)現(xiàn)電池電量的長(zhǎng)期儲(chǔ)存，并起到防止電池發(fā)生過(guò)放故障的作用；FPGA通過(guò)接收電池溫度采集模塊采集的電池溫度數(shù)據(jù)，將已轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)PID算法與FPGA內(nèi)部設(shè)定的閥值相比較，當(dāng)溫度大于閥值時(shí)，F(xiàn)PGA內(nèi)部發(fā)出相應(yīng)指令，控制5路輸出模塊的通斷，從而對(duì)鋰聚合物電池形成保護(hù)；FPGA通過(guò)給太陽(yáng)能充電模塊發(fā)送使能信號(hào)，完成對(duì)太陽(yáng)能充電的控制，并且，F(xiàn)PGA內(nèi)部可設(shè)定最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的電壓點(diǎn)，與太陽(yáng)能電池輸出的最大功率點(diǎn)電壓相匹配，從而使太陽(yáng)能充電實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，最大限度的提升充電效率。
[0027]本發(fā)明的休眠與喚醒模塊電路原理圖如圖2所示。休眠時(shí)，F(xiàn)PGA給型號(hào)為SN54HC74的D觸發(fā)器的I端口發(fā)送cIr清零信號(hào)，使得二極管D8截止。同時(shí)，F(xiàn)PGA給二極管D9發(fā)送低電平，使得D9截止。那么，N溝道MOS管Q5無(wú)電流流經(jīng)，導(dǎo)致P溝道MOS管Q4也截止，VBAT無(wú)輸出。而VBAT后續(xù)連接的是FPGA的供電模塊，因此FPGA斷電，從而進(jìn)入休眠狀態(tài)。喚醒時(shí)，當(dāng)該模塊前端太陽(yáng)能輸出VIN大于6V時(shí)，R26兩端電壓大于1.2V。而比較器U5A設(shè)定的比較電壓為1.2V，因而電流經(jīng)U5A的2端口輸出到U6的3端口，使得U6中電流從2端口流向6端口，從而拉高D8的電平，D8與D9形成的或門的關(guān)系，使得Q5導(dǎo)通，進(jìn)一步使得Q4導(dǎo)通，F(xiàn)PGA正常供電，達(dá)到了喚醒的目的。
[0028]本發(fā)明的5路輸出模塊電路原理圖如圖3所示。其中，每一路的電量直接從鋰聚合物電池輸出，中間串接型號(hào)為nSMD150的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。該保險(xiǎn)絲最大維持電流1.5A，最小動(dòng)作電流3A，可有效防止電源系統(tǒng)中供電電路短路的發(fā)生。每一路同時(shí)輸出由FPGA提供的使能信號(hào)，分別為EN1、EN2、EN3、EN4和EN5，中間串接型號(hào)為74LVC4245的隔離器，可有效防止使能信號(hào)電路的短路發(fā)生，并且該隔離器還具有信號(hào)放大作用，緩解了由于線路原因?qū)е碌氖鼓苄盘?hào)減弱的情況。
[0029]本發(fā)明的電池溫度采集模塊電路原理圖如圖4所示。其中，UlO直接附在鋰聚合物電池下，且UlO的I端口和2端口與FPGA相連，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0030]本發(fā)明的太陽(yáng)能充電模塊電路原理圖如圖5所示。其中，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換的電量從Pl端輸入，經(jīng)Dl和D2兩個(gè)二極管及N溝道MOS管Ql后，流入太陽(yáng)能充電芯片U3的PH和BTST端，最后U3的SRP和SRN兩端產(chǎn)生40mv的電壓，使得通過(guò)RS的充電電流達(dá)到2A，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的大電流充電。同時(shí)，熱敏電阻R6和R13對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)感應(yīng)，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，U3的TERM-EN端輸出低電平，充電停止。U3的STATl端外接LED燈，當(dāng)充電進(jìn)行時(shí)，LED燈常亮。U3的STAT2端外接LED燈，當(dāng)充電完成時(shí)，該外接LED燈常亮。該太陽(yáng)能充電模塊的總通斷是由Q2的4端口連接的由FPGA提供的充電使能信號(hào)決定的。更進(jìn)一步，U3的MPPSET端口可自行設(shè)置輸入電壓值，以便實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，達(dá)到高效率充電的目的。
[0031]本發(fā)明的電池電量采集模塊電路原理圖如圖6所示。其中，U8的4端口與鋰聚合物電池相連接，實(shí)時(shí)采集電池電量信息；U8的9端口和10端口分別作為數(shù)據(jù)信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)與FPGA相連，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0032]本發(fā)明的FPGA供電模塊電路原理圖如圖7所示。鋰聚合物電池的輸出端與U12的5端口相連，U12的I端口輸出3.3V電壓，供FPGA正常工作；同時(shí)，該3.3V電壓分別送入U(xiǎn)ll和U13的I端口，Ull和U13的5端口再分別輸出1.2V和2.5V電壓，供FPGA正常工作。
【權(quán)利要求】
1.一種基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、FPGA控制模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊、電池溫度采集模塊、FPGA供電模塊和鋰聚合物電池，其特征在于:所述的太陽(yáng)能充電模塊和休眠與喚醒模塊連通太陽(yáng)能電池的輸出端，太陽(yáng)能充電模塊為鋰聚合物電池充電，休眠與喚醒模塊連通FPGA供電模塊，將太陽(yáng)能電池的輸出電壓轉(zhuǎn)化為FPGA控制模塊的工作電壓，電池溫度采集模塊和電池電量采集模塊實(shí)時(shí)采集鋰聚合物電池的溫度和電量信息，送入FPGA控制模塊進(jìn)行分析處理，F(xiàn)PGA控制模塊輸出使能信號(hào)，與鋰聚合物電池的電量輸出共同通過(guò)5路輸出模塊為小衛(wèi)星中不超過(guò)5個(gè)子系統(tǒng)供電；FPGA控制模塊同步管理太陽(yáng)能充電模塊、5路輸出模塊、休眠與喚醒模塊、電池電量采集模塊和電池溫度采集模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的FPGA控制模塊采用ALTERA公司的EP3C10E144C8N，F(xiàn)PGA控制模塊將電池電量采集模塊采集的電量與設(shè)定的閾值相比較，控制5路輸出的通斷，實(shí)現(xiàn)電池電量的儲(chǔ)存，并防止鋰聚合物電池發(fā)生過(guò)放故障；FPGA控制模塊將電池溫度采集模塊采集的溫度與設(shè)定的閾值相比較，當(dāng)溫度大于閥值時(shí)，控制5路輸出模塊的通斷，對(duì)鋰聚合物電池形成保護(hù)；FPGA控制模塊設(shè)定最大功率點(diǎn)跟蹤的電壓點(diǎn)，與太陽(yáng)能電池輸出的最大功率點(diǎn)電壓相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的休眠與喚醒模塊控制模塊FPGA控制模塊斷電休眠，并在休眠后由太陽(yáng)能電池的供電喚醒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的5路輸出模塊與鋰聚合物電池之間串接自恢復(fù)保險(xiǎn)絲；所述的5路輸出模塊與FPGA控制模塊串接隔離器，在防止使能信號(hào)短路的同時(shí)放大使能信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103904748SQ201410139084
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】李立欣, 呂登魁, 申禮斌, 馮浩 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)