CN104345716A - 一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置 - Google Patents

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Abstract

一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，属于卫星电源系统领域。解决了现有卫星电源系统功率控制与分配单元研制周期长，无法满足快速响应卫星任务需求的问题。本装置中，下位机与N个扩展功能模块通过背板组装集成，下位机与N个扩展功能模块通过内总线电路实现数据传输；内总线电路包括内总线主接口电路、模块使能译码模拟通道选通电路和N个内总线从接口电路，内总线主接口电路安装在下位机中，模块使能译码模拟通道选通电路安装在背板中，每个扩展功能模块均安装有内总线从接口电路，内总线主接口电路通过模块使能译码模拟通道选通电路与各个内总线从接口电路连接。本发明适用于功率控制与分配单元的模块化扩展与快速集成。

Description

一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置
技术领域
本发明属于卫星电源系统领域。
背景技术
自2007年4月美国国防部向国会防御委员会正式提交关于发展“太空快速响应作战”(ORS)计划的报告以来，各国都致力于研究具有快速响应能力的卫星。卫星各分系统的快速集成能力是卫星实现快速集成快速应用快速响应的前提。卫星电源分系统作为卫星最重要的分系统之一，为卫星其它分系统及有效载荷正常运行提供安全可靠的电力保障，主要由蓄电池组、太阳电池阵和功率控制与分配单元组成。目前，蓄电池组和太阳电池阵由产品化的单体串并联而成，而功率控制与分配单元往往根据不同卫星总体提出的要求分别进行设计和研制，受元器件采购周期、生产周期、调试周期等约束，研制周期长，因此对功率控制与分配单元的快速集成要求体现的尤为明显。
发明内容
本发明为了解决现有卫星电源系统功率控制与分配单元研制周期长，无法满足快速响应卫星任务需求的问题，提出了一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置。
一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置包括下位机、N个扩展功能模块、背板和内总线电路，N为小于或等于16的整数，所述下位机与N个扩展功能模块通过背板组装集成，下位机与N个扩展功能模块通过内总线电路实现数据传输。
内总线电路包括内总线主接口电路、模块使能译码模拟通道选通电路和N个内总线从接口电路，所述内总线主接口电路安装在下位机中，模块使能译码模拟通道选通电路安装在背板中，每个扩展功能模块均安装有内总线从接口电路，所述内总线主接口电路通过模块使能译码模拟通道选通电路与各个内总线从接口电路连接。
内总线主接口电路包括30位译码地址线ADD29-ADD0、ARM微处理器和锁存器，ADD29-ADD8用于控制模块使能译码模拟通道选通电路完成下位机和内总线从接口电路的选通，ADD7-ADD0用于实现下位机和N个扩展功能模块的指令控制，并对下位机和N个扩展功能模块的遥测采集复用，内总线主接口电路的地址信号连接ARM微处理器的地址信号输入端，ARM微处理器的地址信号输出端与锁存器的地址信号输入端连接，锁存器的地址信号输出端与模块使能译码模拟通道选通电路的地址信号输入端连接，模块使能译码模拟通道选通电路的地址信号输出端与内总线从接口电路的地址信号输入端连接，内总线主接口电路的数据信号连接ARM微处理器的数据信号输入端，ARM微处理器的数据信号输出端与模块使能译码模拟通道选通电路的数据信号输入端连接，模块使能译码模拟通道选通电路的数据信号输出端与内总线从接口电路的数据信号输入端连接。
模块使能译码模拟通道选通电路包括三个CD4515译码器和HI-546模拟开关，所述三个CD4515译码器的信号输入端作为模块使能译码模拟通道选通电路的地址信号输入端与锁存器的地址信号输出端连接，三个CD4515译码器的信号输出端作为模块使能译码模拟通道选通电路的地址信号输出端与内总线从接口电路的地址信号输入端连接，HI-546模拟开关用于在内总线主接口电路控制下实现N个扩展功能模块的模拟遥测通道的选通。
每个内总线从接口电路均包括3位使能选通信号和8位译码地址线，两个CD4515译码器通过所述8位译码地址线与内总线主接口电路中的ADD7-ADD0地址线连接，3位使能选通信号用于控制HI-546模拟开关的分时选通，实现扩展功能模块模拟遥测的分时采集。
有益效果：本发明所提出的实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置用于实现功率控制与分配单元下位机模块对其他模块的指令控制和遥测采集，可实现功率控制与分配单元的模块化扩展与快速集成，有效的缩短了研制周期，为卫星其它分系统及有效载荷正常运行提供安全可靠的电力保障，同时本发明所述装置可实现除下位机模块外其他各类模块扩展，最大模块扩展数量为16个，支持控制译码指令32条，模拟量遥测32条。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置包括下位机1、N个扩展功能模块、背板2和内总线电路，N为小于或等于16的整数，所述下位机1与N个扩展功能模块通过背板2组装集成，下位机1与N个扩展功能模块通过内总线电路实现数据传输。
本实施方式中，内总线电路用于实现功率控制与分配单元下位机对功率控制与分配单元其他各扩展功能模块的指令控制和遥测采集。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，所述内总线电路包括内总线主接口电路3、模块使能译码模拟通道选通电路4和N个内总线从接口电路，所述内总线主接口电路3安装在下位机1中，模块使能译码模拟通道选通电路4安装在背板2中，每个扩展功能模块均安装有内总线从接口电路，所述内总线主接口电路3通过模块使能译码模拟通道选通电路4与各个内总线从接口电路连接。
本实施方式中，内总线主接口电路3用于对各扩展功能模块进行选通控制、指令控制和遥测采集，模块使能译码模拟通道选通电路4用于接收内总线主接口电路3输出的译码地址实现各扩展功能模块内总线接口的选通控制，内总线从接口电路用于各扩展功能模块接收下位机从内总线输出的指令数据和遥测采集控制信号。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式二所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，内总线主接口电路3包括30位译码地址线ADD29-ADD0、ARM微处理器和锁存器，ADD29-ADD8用于控制模块使能译码模拟通道选通电路4完成下位机1和内总线从接口电路的选通，ADD7-ADD0用于实现下位机1和N个扩展功能模块的指令控制，并对下位机1和N个扩展功能模块的遥测采集复用，内总线主接口电路3的地址信号连接ARM微处理器的地址信号输入端，ARM微处理器的地址信号输出端与锁存器的地址信号输入端连接，锁存器的地址信号输出端与模块使能译码模拟通道选通电路4的地址信号输入端连接，模块使能译码模拟通道选通电路4的地址信号输出端与内总线从接口电路的地址信号输入端连接，内总线主接口电路3的数据信号连接ARM微处理器的数据信号输入端，ARM微处理器的数据信号输出端与模块使能译码模拟通道选通电路4的数据信号输入端连接，模块使能译码模拟通道选通电路4的数据信号输出端与内总线从接口电路的数据信号输入端连接。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，所述ARM微处理器采用LPC2294HBD144ARM微处理器实现。
具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式三所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，所述锁存器采用74ACT273锁存器实现。
具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式三所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，内总线主接口电路3的30位译码地址线包括4位片选信号、24位地址信号、1位读写信号和1位使能信号。
具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式六所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，内总线主接口电路3还包括两路模拟输入通道，所述两路模拟输入通道互为备份，且两路模拟输入通道的输入端同时连接模块使能译码模拟通道选通电路4的模拟信号输出端，两路模拟输入通道的输出端同时连接ARM微处理器的模拟信号输入端。
具体实施方式八、本具体实施方式与具体实施方式七所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，模块使能译码模拟通道选通电路4包括三个CD4515译码器和HI-546模拟开关，所述三个CD4515译码器的信号输入端作为模块使能译码模拟通道选通电路4的地址信号输入端与锁存器的地址信号输出端连接，三个CD4515译码器的信号输出端作为模块使能译码模拟通道选通电路4的地址信号输出端与内总线从接口电路的地址信号输入端连接，HI-546模拟开关用于在内总线主接口电路3控制下实现N个扩展功能模块的模拟遥测通道的选通。
具体实施方式九、本具体实施方式与具体实施方式八所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，每个内总线从接口电路均包括3位使能选通信号和8位译码地址线，两个CD4515译码器通过所述8位译码地址线与内总线主接口电路3中的ADD7-ADD0地址线连接，3位使能选通信号用于控制HI-546模拟开关的分时选通，实现扩展功能模块模拟遥测的分时采集。
具体实施方式十、本具体实施方式与具体实施方式九所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置的区别在于，每个内总线从接口电路还包括LM158运算放大器和两路模拟输出通道，扩展功能模块模拟遥测的分时采集信号经LM158运算放大器输出两路模拟量输出信号，两路模拟量输出信号经两路模拟输出通道输入至模块使能译码模拟通道选通电路4。

Claims (10)

1.一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，它包括下位机(1)、N个扩展功能模块、背板(2)和内总线电路，N为小于或等于16的整数，所述下位机(1)与N个扩展功能模块通过背板(2)组装集成，下位机(1)与N个扩展功能模块通过内总线电路实现数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，所述内总线电路包括内总线主接口电路(3)、模块使能译码模拟通道选通电路(4)和N个内总线从接口电路，所述内总线主接口电路(3)安装在下位机(1)中，模块使能译码模拟通道选通电路(4)安装在背板(2)中，每个扩展功能模块均安装有内总线从接口电路，所述内总线主接口电路(3)通过模块使能译码模拟通道选通电路(4)与各个内总线从接口电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，内总线主接口电路(3)包括30位译码地址线ADD29-ADD0、ARM微处理器和锁存器，ADD29-ADD8用于控制模块使能译码模拟通道选通电路(4)完成下位机(1)和内总线从接口电路的选通，ADD7-ADD0用于实现下位机(1)和N个扩展功能模块的指令控制，并对下位机(1)和N个扩展功能模块的遥测采集复用，内总线主接口电路(3)的地址信号连接ARM微处理器的地址信号输入端，ARM微处理器的地址信号输出端与锁存器的地址信号输入端连接，锁存器的地址信号输出端与模块使能译码模拟通道选通电路(4)的地址信号输入端连接，模块使能译码模拟通道选通电路(4)的地址信号输出端与内总线从接口电路的地址信号输入端连接，内总线主接口电路(3)的数据信号连接ARM微处理器的数据信号输入端，ARM微处理器的数据信号输出端与模块使能译码模拟通道选通电路(4)的数据信号输入端连接，模块使能译码模拟通道选通电路(4)的数据信号输出端与内总线从接口电路的数据信号输入端连接。
4.根据权利要求3所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，所述ARM微处理器采用LPC2294HBD144ARM微处理器实现。
5.根据权利要求3所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，所述锁存器采用74ACT273锁存器实现。
6.根据权利要求3所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，内总线主接口电路(3)的30位译码地址线包括4位片选信号、24位地址信号、1位读写信号和1位使能信号。
7.根据权利要求6所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，内总线主接口电路(3)还包括两路模拟输入通道，所述两路模拟输入通道互为备份，且两路模拟输入通道的输入端同时连接模块使能译码模拟通道选通电路(4)的模拟信号输出端，两路模拟输入通道的输出端同时连接ARM微处理器的模拟信号输入端。
8.根据权利要求7所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，模块使能译码模拟通道选通电路(4)包括三个CD4515译码器和HI-546模拟开关，所述三个CD4515译码器的信号输入端作为模块使能译码模拟通道选通电路(4)的地址信号输入端与锁存器的地址信号输出端连接，三个CD4515译码器的信号输出端作为模块使能译码模拟通道选通电路(4)的地址信号输出端与内总线从接口电路的地址信号输入端连接，HI-546模拟开关用于在内总线主接口电路(3)控制下实现N个扩展功能模块的模拟遥测通道的选通。
9.根据权利要求8所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，每个内总线从接口电路均包括3位使能选通信号和8位译码地址线，两个CD4515译码器通过所述8位译码地址线与内总线主接口电路(3)中的ADD7-ADD0地址线连接，3位使能选通信号用于控制HI-546模拟开关的分时选通，实现扩展功能模块模拟遥测的分时采集。
10.根据权利要求9所述的一种实现卫星功率控制与分配单元模块化即插即用的装置，其特征在于，每个内总线从接口电路还包括LM158运算放大器和两路模拟输出通道，扩展功能模块模拟遥测的分时采集信号经LM158运算放大器输出两路模拟量输出信号，两路模拟量输出信号经两路模拟输出通道输入至模块使能译码模拟通道选通电路(4)。
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