CN104065250B - 一种电源控制器可扩展平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电源控制器可扩展平台，其每个结构模块的主体结构均为整体掏空的四面体结构，其具有前、后、顶、底四个面板，模块内部为镂空的网格，且至少有两层网格，结构模块内部器件在所述网格中立体布局，有效的利用了该电源控制器的内部空间，实现了模块内部的立体化布局；加强框不仅提供了安装空间，而且作为整机主要的承力部件，把各个模块连接起来，使得模块间的连接强度以及整机的刚度和强度达到了卫星力学环境的要求；电容CAP模块用来放置电容，通过大量电容配合其他模块稳定母线电压，具有良好的可扩展性；通过安装孔和反穿孔的使用保证了设备连接件在力学分析和环境试验过程中的力学性能要求。
Description
技术领域
本发明属于星载技术领域，尤其涉及一种电源控制器可扩展平台。
背景技术
电源控制器是卫星电源系统的核心设备，起着调节太阳电池、蓄电池和负载之间功率平衡的作用，承担着为卫星提供稳定一次母线、为蓄电池提供充放电管理功能的重要任务，时卫星全寿命周期内稳定运行的重要保障。
目前国产大功率电源控制器却存在各种问题，如不能满足设备发热器件的散热需求，电源控制器之间的模块之间的电流传输性能差等。这些不足使得电源控制器关键性能指标降低，影响了卫星全寿命周期内的稳定运行。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种电源控制器可扩展平台，其满足了整机的散热需求和安装需求，使得模块间的连接强度以及整机的刚度和强度达到了卫星力学环境的要求；有效的利用了该电源控制器的内部空间，实现了模块内部的立体化布局，并为各个模块提供了良好的可扩展性。
本发明的电源控制器可扩展平台，其包括：
结构模块、母板印制板、加强框和上左右后四个盖板；其中，结构模块包括充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、遥控遥测TMTC模块和电容CAP模块；其中，BCDR模块和S3R模块为标准模块，通过控制该两个模块的数量调节电源控制器的输出功率；
每个结构模块的主体结构均为整体掏空的四面体结构，其具有前、后、顶、底四个面板，模块内部为镂空的网格，且至少有两层网格，结构模块内部器件在所述网格中立体布局；各功能模块竖直放置并叠放在一起后安装左盖板、右盖板和上盖板，功能模块间通过凸起的耳片相互连接；
每个结构模块的顶面板设有测试口，底面板设有用于与整星舱板连接的安装孔和以及用于与卫星舱板固定的反穿孔；除CAP模块的其他结构模块，前面板设有接插件，后面板设有内引电连接器和导向柱；所述CAP模块用于放置电容，通过电容配合其他结构模块稳定母线电压，CAP模块前面板设有接地桩，后面板设有连接母板印制板的汇流条4.55.5；
所述上盖板与每个结构模块均通过多个螺钉连接，且该上盖板预留与结构模块顶面板的测试口匹配的、可单独打开的调试接口；
相互叠放连接的结构模块通过加强框固定，加强框提供安装位，结构模块固定于安装位处且后面板上的内引电连接器穿过安装位处的通槽与安装于加强框另一侧的母板印制板相连；加强框上同时提供了与所述导向柱配合的导向孔；
所述母板印制板包括两块印制母版，两块印制母板之间用汇流条和导线连接，印制母板内部大电流通过印制母板覆铜的电流层实现，印制母板内部信号由单独的信号层来实现，两块印制母版之间的大电流通过汇流条来传输，两块印制母版之间的信号通过导线来传输。
进一步的，所述BCDR模块、S3R模块和TMTC模块，它们前面板均设有提钉，内部设有主印制板，底面板内侧设有陶瓷基板和变压器盒，大功率发热器件安装在陶瓷基板上，变压器盒与BCDR模块的框架加工成一体，变压器通过螺钉固定在变压器盒内，并用硫化硅橡胶进行灌封。
进一步的，不同结构模块的反穿孔位置交错。
进一步的，不同结构模块的测试口位置交错。
进一步的，BCDR模块的厚度为31mm，S3R模块的厚度为29mm，TMTC模块的厚度为28mm，CAP模块的厚度为27mm；可扩展平台最多可容纳25个结构模块，此时可扩展平台的整体结构尺寸为757mm×408mm×213mm；所述上盖板厚4mm。
进一步的，所述结构模块的前面板设置6个耳片，每个耳片上设置1个Ф4.5的安装孔；所述结构模块的顶面板设置5个M3螺纹孔；所述结构模块的底面板设置2个Ф4.5×5.5的安装孔和2个M4深6mm的反穿孔；耳片位于结构模块前面板，共3对，每个耳片上开Ф4.5孔，通过4.×12螺钉拧紧固定两个相邻的结构模块；每个结构模块通过3个M3的螺钉连接加强框。
进一步的，25个结构模块的排列顺序从前到后依次为：充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、遥控遥测TMTC模块、电容CAP模块、遥控遥测TMTC模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块。
本发明的有益效果在于：
1.每个结构模块的主体结构均为整体掏空的四面体结构，其具有前、后、顶、底四个面板，模块内部为镂空的网格，且至少有两层网格，结构模块内部器件在所述网格中立体布局，有效的利用了该电源控制器的内部空间，实现了模块内部的立体化布局。
2.本发明的加强框不仅提供了安装空间，而且作为整机主要的承力部件，把各个模块连接起来，使得模块间的连接强度以及整机的刚度和强度达到了卫星力学环境的要求。
3.本发明的电容CAP模块用来放置电容，通过大量电容配合其他模块稳定母线电压，具有良好的可扩展性。
4.通过安装孔和反穿孔的使用保证了设备连接件在力学分析和环境试验过程中的力学性能要求。
5.本发明的每个结构模块的顶面板设有调试口，该调试口可以再整机状态下单独打开，测试口用来完成整机状态下的测试，以便实现各个模块在整机状态下通过测试口测量各项参数。
6.两块印制母板之间用汇流条和导线连接，印制母板内部大电流通过印制母板覆铜的电流层实现，印制母板内部信号由单独的信号层来实现，两块印制母版之间的大电流通过汇流条来传输，两块印制母版之间的信号通过导线来传输，满足了大电流低热耗传输的性能，为各个模块提供了遥控遥测信号的传输路径。
7.BCDR模块、S3R模块和TMTC模块，它们底面板内侧设有陶瓷基板和变压器盒，大功率发热器件安装在陶瓷基板上，变压器盒与三种模块的框架加工成一体，变压器通过螺钉固定在变压器盒内，并用硫化硅橡胶进行灌封，保证了变压器的散热需求和安装需求。
附图说明
图1是本发明的电源控制器可扩展平台的整机示意图；
图2是本发明的电源控制器可扩展平台的整机分解图；
图3是本发明的电源控制器可扩展平台的整机安装面脚印图；
图4是本发明的电源控制器可扩展平台的充放电调节BCDR模块结构示意图；
图5是本发明的电源控制器可扩展平台的分流调节S3R模块结构示意图；
图6是本发明的电源控制器可扩展平台的遥控遥测TMTC模块结构示意图；
图7是本发明的电源控制器可扩展平台的电容CAP模块结构示意图；
图8是本发明的电源控制器可扩展平台的结构模块的主体结构示意图；
图9是本发明的电源控制器可扩展平台的母板印制板结构示意图；
图10是本发明的电源控制器可扩展平台的加强框示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明提供一种电源控制器可扩展平台，其包括：
结构模块、母板印制板、加强框和上左右后四个盖板；其中，结构模块包括充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、遥控遥测TMTC模块和电容CAP模块。
充放电调节BCDR模块的作用主要是调节充放电，并稳定母线电压。当太阳电池阵的输出功率满足不了负载需要时，母线电压由充放电调节器BDR调节，向电源母线提供功率；当太阳电池阵的输出功率大于负载需要但满足不了预先设置的电池组充电电流的要求时，母线电压由电池充电调节器BCR调节。
分流调节S3R模块的作用主要是分流调节作用，当太阳电池阵的输出功率大于负载和充电电流的需要时，母线电压由分流调节器来调节。遥控遥测TMTC模块主要实现遥控遥测功能和放大功能。该两个模块采用和充放电调节BCDR模块相同的结构设计。
电容CAP模块的作用主要是放置电容，通过大量电容，配合其他模块稳定母线电压，通过接地桩用来实现整机接地作用。
其中，BCDR模块和S3R模块为标准模块，通过控制该两个模块的数量调节电源控制器的输出功率。例如可以通过减少两个模块的数量来减小电源控制器输出功率，从而满足不同卫星的功率需求。电容CAP模块用来放置电容，通过大量电容配合其他模块稳定母线电压，具有良好的可扩展性。
每个结构模块的主体结构(或称为主框架结构，如图8所示)均为整体掏空的四面体结构，其具有前、后、顶、底四个面板，模块内部为镂空的网格，且至少有两层网格，结构模块内部器件在所述网格中立体布局；有效的利用了该电源控制器的内部空间，实现了模块内部的立体化布局。各功能模块竖直放置并叠放在一起后安装左盖板、右盖板和上盖板，功能模块间通过凸起的耳片相互连接。
如图4至图7所示，每个结构模块的顶面板设有测试口，测试口用来完成整机状态下的测试，底面板设有用于与整星舱板连接的安装孔和以及用于与卫星舱板固定的反穿孔(如图3所示)。通过安装孔和反穿孔的使用保证了设备连接件在力学分析和环境试验过程中的力学性能要求。除CAP模块的其他结构模块，前面板设有接插件，效果较好的，该接插件为62个，用于对外输入和输出。后面板设有内引电连接器和导向柱，导向柱用来保证拆装时的安装精度。所述CAP模块用于放置电容，通过电容配合其他结构模块稳定母线电压，CAP模块前面板设有接地桩，后面板设有连接母板印制板的汇流条。
所述上盖板与每个结构模块均通过多个螺钉连接，且该上盖板预留与结构模块顶面板的测试口匹配的、可单独打开的调试接口，可以再整机状态下单独打开，以便实现各个模块在整机状态下通过测试口测量各项参数。
相互叠放连接的结构模块通过加强框(如图10所示)固定，加强框提供安装位，结构模块固定于安装位处且后面板上的内引电连接器穿过安装位处的通槽与安装于加强框另一侧的母板印制板相连；加强框上同时提供了与所述导向柱配合的导向孔。本发明的加强框不仅提供了安装空间，而且作为整机主要的承力部件，把各个模块连接起来，使得模块间的连接强度以及整机的刚度和强度达到了卫星力学环境的要求。
所述母板印制板包括两块印制母版(如图9所示，分别为母板A和母板B)，两块印制母板之间用汇流条和导线连接，印制母板内部大电流通过印制母板覆铜的电流层实现，印制母板内部信号由单独的信号层来实现，两块印制母版之间的大电流通过汇流条来传输，两块印制母版之间的信号通过导线来传输。母板印制板把全部25个结构模块连接起来，满足了大电流低热耗传输的性能，为各个模块提供了遥控遥测信号的传输路径。
所述BCDR模块、S3R模块和TMTC模块，它们前面板均设有提钉，用于实现开启功能，模块内部设有主印制板，底面板内侧设有陶瓷基板和变压器盒，大功率发热器件安装在陶瓷基板上，变压器盒与BCDR模块的框架加工成一体，变压器通过螺钉固定在变压器盒内，并用硫化硅橡胶进行灌封，保证了变压器的散热需求和安装需求。
不同结构模块的反穿孔位置交错。
不同结构模块的测试口位置交错。
BCDR模块的厚度为31mm，S3R模块的厚度为29mm，TMTC模块的厚度为28mm，CAP模块的厚度为27mm；可扩展平台最多可容纳25个结构模块，此时可扩展平台的整体结构尺寸为757mm×408mm×213mm；所述上盖板厚4mm。25个结构模块的排列顺序从前到后依次为：充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、遥控遥测TMTC模块、电容CAP模块、遥控遥测TMTC模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块。
所述结构模块的前面板设置6个耳片，每个耳片上设置1个Ф4.5的安装孔；所述结构模块的顶面板设置5个M3螺纹孔；所述结构模块的底面板设置2个Ф4.5×5.5的安装孔和2个M4深6mm的反穿孔；即共50个安装孔和50个反穿孔，整机共100个安装点，不仅保证了设备连接件在力学分析和环境试验过程中满足力学性能要求，而且保证了设备散热面和卫星舱板之间的良好贴合。如图3所示。耳片位于结构模块前面板，共3对，每个耳片上开Ф4.5孔，通过4.×12螺钉拧紧固定两个相邻的结构模块；每个结构模块通过3个M3的螺钉连接加强框。
经本发明处理的电源控制器力学条件良好，能够满足星载电子设备环境试验要求。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种电源控制器可扩展平台，其特征在于，包括：
结构模块、母板印制板、加强框和上左右后四个盖板；其中，结构模块包括充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、遥控遥测TMTC模块和电容CAP模块；其中，BCDR模块和S3R模块为标准模块，通过控制该两个模块的数量调节电源控制器的输出功率；
每个结构模块的主体结构均为整体掏空的四面体结构，其具有前、后、顶、底四个面板，模块内部为镂空的网格，且至少有两层网格，结构模块内部器件在所述网格中立体布局；各功能模块竖直放置并叠放在一起后安装左盖板、右盖板和上盖板，功能模块间通过凸起的耳片相互连接；
每个结构模块的顶面板设有测试口，底面板设有用于与整星舱板连接的安装孔和以及用于与卫星舱板固定的反穿孔；除CAP模块的其他结构模块，前面板设有接插件，后面板设有内引电连接器和导向柱；所述CAP模块用于放置电容，通过电容配合其他结构模块稳定母线电压，CAP模块前面板设有接地桩，后面板设有连接母板印制板的汇流条4.55.5；
所述上盖板与每个结构模块均通过多个螺钉连接，且该上盖板预留与结构模块顶面板的测试口匹配的、可单独打开的调试接口；
相互叠放连接的结构模块通过加强框固定，加强框提供安装位，结构模块固定于安装位处且后面板上的内引电连接器穿过安装位处的通槽与安装于加强框另一侧的母板印制板相连；加强框上同时提供了与所述导向柱配合的导向孔；
所述母板印制板包括两块印制母版，两块印制母板之间用汇流条和导线连接，印制母板内部大电流通过印制母板覆铜的电流层实现，印制母板内部信号由单独的信号层来实现，两块印制母版之间的大电流通过汇流条来传输，两块印制母版之间的信号通过导线来传输。
2.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述BCDR模块、S3R模块和TMTC模块，它们前面板均设有提钉，内部设有主印制板，底面板内侧设有陶瓷基板和变压器盒，大功率发热器件安装在陶瓷基板上，变压器盒与BCDR模块的框架加工成一体，变压器通过螺钉固定在变压器盒内，并用硫化硅橡胶进行灌封。
3.如权利要求1所述的平台，其特征在于，不同结构模块的反穿孔位置交错。
4.如权利要求1所述的平台，其特征在于，不同结构模块的测试口位置交错。
5.如权利要求1所述的平台，其特征在于，BCDR模块的厚度为31mm，S3R模块的厚度为29mm，TMTC模块的厚度为28mm，CAP模块的厚度为27mm；可扩展平台最多可容纳25个结构模块，此时可扩展平台的整体结构尺寸为757mm×408mm×213mm；所述上盖板厚4mm。
6.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述结构模块的前面板设置6个耳片，每个耳片上设置1个Φ4.5的安装孔；所述结构模块的顶面板设置5个M3螺纹孔；所述结构模块的底面板设置2个Φ4.5×5.5的安装孔和2个M4深6mm的反穿孔；耳片位于结构模块前面板，共3对，每个耳片上开Φ4.5孔，通过4.×12螺钉拧紧固定两个相邻的结构模块；每个结构模块通过3个M3的螺钉连接加强框。
7.如权利要求5所述的平台，其特征在于，25个结构模块的排列顺序从前到后依次为：充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、遥控遥测TMTC模块、电容CAP模块、遥控遥测TMTC模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块、充放电调节BCDR模块、分流调节S3R模块、充放电调节BCDR模块。
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