CN107340525B - 一种立方星姿控分系统的供电结构 - Google Patents

一种立方星姿控分系统的供电结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种立方星姿控分系统的供电结构，母线电压经过三路电压转换器分别转换为3.3V，5V和7.4V。每一路均包括限流保护电路和电流采集电路，其中3.3V供给ARM芯片、陀螺仪和GPS，5V供给太敏，7.4V供给磁强计、磁力矩器和动量轮。本发明集成度高、可靠度高、能量链路损失小，可以保证姿控系统各个模块的正常供电需求。

Description

一种立方星姿控分系统的供电结构
技术领域
本发明属于立方星技术领域，特别是一种立方星姿控分系统的供电结构。
背景技术
近些年，伴随着通信、光电元件、材料、传感器、应用流体等科技的快速发展，立方星技术发展显著加速，利用立方星进行远程测量、试验成为可能。低廉的成本促使了世界范围内立方星研制计划的涌现。其中越来越多的来自政府、企业、特别是有强大科研实力的学术机构。美国和欧洲已发射大量立方星。
姿控分系统是立方星最关键的分系统之一，姿控分系统部分模块失效，或者姿态确定和控制精度低，都会使卫星基本功能受限，甚至丧失。尤其是对地成像卫星，需要非常高的姿态确定与控制精度，才能完成其功能。
保证姿控系统各个模块的可靠性供电，是保证姿控系统正常工作的前提条件。如果供电出现异常，则可能导致部分模块功能缺失，也可能使整个姿控系统失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立方星姿控分系统的供电结构，集成度高、可靠度高、能量链路损失小，可以保证姿控系统各个模块的正常供电需求。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种立方星姿控分系统的供电结构，包括母线限流保护器、母线电流采集器、3.3V分路、7.4V分路和5V分路，母线电流采集器和母线限流保护器一端并联在母线上，3.3V分路、7.4V分路和5V分路并联在母线限流保护器另一端。
所述3.3V分路包括3.3V电压转换器、3.3V限流保护器、3.3V电流采集器、ARM芯片、陀螺仪和GPS，3.3V电压转换器一端与母线限流保护器连接，3.3V电流采集器和3.3V限流保护器一端并联在3.3V电压转换器的另一端，ARM芯片、陀螺仪和GPS并联在3.3V限流保护器的另一端。
所述7.4V分路包括7.4V电压转换器、7.4V限流保护器、7.4V电流采集器、磁强计、磁力矩器和动量轮，7.4V电压转换器一端与母线限流保护器连接，7.4V电流采集器和7.4V限流保护器一端并联在7.4V电压转换器的另一端，磁强计、磁力矩器和动量轮并联在7.4V限流保护器的另一端。
所述5V分路包括5V电压转换器、5V限流保护器、5V电流采集器和太敏，5V电压转换器一端与母线限流保护器连接，5V电流采集器和5V限流保护器一端并联在5V电压转换器的另一端，太敏与5V限流保护器的另一端连接。
母线电流采集器、3.3V电流采集器、7.4V电流采集器和5V电流采集器均与ARM芯片的ADC引脚连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
（1）本发明集成度高，所有姿控分系统供电链路均在一块电路板上。
（2）本发明可靠度高，各路限流芯片和电流电阻阻值的选取，均经过卫星在轨验证。
（3）本发明能量链路损失小，所选芯片均为低功耗，链路能量损失小。
附图说明
图1是本发明立方星姿控分系统的供电结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种立方星姿控分系统的供电结构，包括母线限流保护器、母线电流采集器、3.3V分路、7.4V分路和5V分路，母线电流采集器和母线限流保护器一端并联在母线上，3.3V分路、7.4V分路和5V分路并联在母线限流保护器另一端。
所述3.3V分路包括3.3V电压转换器、3.3V限流保护器、3.3V电流采集器、ARM芯片、陀螺仪和GPS，3.3V电压转换器一端与母线限流保护器连接，3.3V电流采集器和3.3V限流保护器一端并联在3.3V电压转换器的另一端，ARM芯片、陀螺仪和GPS并联在3.3V限流保护器的另一端。
所述7.4V分路包括7.4V电压转换器、7.4V限流保护器、7.4V电流采集器、磁强计、磁力矩器和动量轮，7.4V电压转换器一端与母线限流保护器连接，7.4V电流采集器和7.4V限流保护器一端并联在7.4V电压转换器的另一端，磁强计、磁力矩器和动量轮并联在7.4V限流保护器的另一端。
所述5V分路包括5V电压转换器、5V限流保护器、5V电流采集器和太敏，5V电压转换器一端与母线限流保护器连接，5V电流采集器和5V限流保护器一端并联在5V电压转换器的另一端，太敏与5V限流保护器的另一端连接。
母线电流采集器、3.3V电流采集器、7.4V电流采集器和5V电流采集器均与ARM芯片的ADC引脚连接。
所述3.3V电压转换器采用AMS1117-3.3，将母线电压转化为3.3V，5V电压转换器采用ADP3303-5，将母线电压转化为5V，7.4V电压转换器采用LT3020，将母线电压转化为7.4V。
所述母线电压输入限流4A，母线限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为49.9K；母线电流采集器、3.3V电流采集器、7.4V电流采集器和5V电流采集器均采用MAX9938；ARM芯片通过ADC引脚采集母线电流信息。
3.3V限流保护器的输入限流为600mA，3.3V限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为300K，ARM芯片ADC的引脚通过3.3V电流采集器采集3.3V分路的电流信息。
5V限流保护器的输入限流100mA，5V限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为2M，ARM芯片ADC的引脚通过5V电流采集器采集5V分路的电流信息。
7.4V限流保护器的输入限流2A，7.4V限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为100K，ARM芯片ADC的引脚通过7.4V电流采集器采集7.4V分路的电流信息。
电流走向如下：
电流由母线进入，通过母线电流采集器采集母线电流值，并反馈给ARM芯片，同时母线电流经母线限流保护器限流后流出，之后分成三路分别进入3.3V电压转换器、5V电压转换器和7.4V电压转换器。
电流进入3.3V电压转换器转压为3.3V，通过3.3V电流采集器采集3.3V分路电流值，并反馈给ARM芯片，同时3.3V分路电流经3.3V限流保护器限流后流出，之后分成三路分别进入ARM芯片、陀螺仪和GPS。
电流进入5V电压转换器转压为5V，通过5V电流采集器采集5V分路电流值，并反馈给ARM芯片，同时5V分路电流经5V限流保护器限流后流出，之后进入太敏。
电流进入7.4V电压转换器转压为7.4V，通过7.4V电流采集器采集7.4V分路电流值，并反馈给ARM芯片，同时7.4V分路电流经7.4V限流保护器限流后流出，之后分成三路分别进入磁强计、磁力矩器和动量轮。

Claims (1)

1.一种立方星姿控分系统的供电结构，其特征在于：包括母线限流保护器、母线电流采集器、3.3V分路、7.4V分路和5V分路，母线电流采集器和母线限流保护器一端并联在母线上，3.3V分路、7.4V分路和5V分路并联在母线限流保护器另一端；
所述3.3V分路包括3.3V电压转换器、3.3V限流保护器、3.3V电流采集器、ARM芯片、陀螺仪和GPS，3.3V电压转换器一端与母线限流保护器连接，3.3V电流采集器和3.3V限流保护器一端并联在3.3V电压转换器的另一端，ARM芯片、陀螺仪和GPS并联在3.3V限流保护器的另一端；
所述7.4V分路包括7.4V电压转换器、7.4V限流保护器、7.4V电流采集器、磁强计、磁力矩器和动量轮，7.4V电压转换器一端与母线限流保护器连接，7.4V电流采集器和7.4V限流保护器一端并联在7.4V电压转换器的另一端，磁强计、磁力矩器和动量轮并联在7.4V限流保护器的另一端；
所述5V分路包括5V电压转换器、5V限流保护器、5V电流采集器和太敏，5V电压转换器一端与母线限流保护器连接，5V电流采集器和5V限流保护器一端并联在5V电压转换器的另一端，太敏与5V限流保护器的另一端连接；
母线电流采集器、3.3V电流采集器、7.4V电流采集器和5V电流采集器均与ARM芯片的ADC引脚连接；
所述3.3V电压转换器采用AMS1117-3.3，将母线电压转化为3.3V，5V电压转换器采用ADP3303-5，将母线电压转化为5V，7.4V电压转换器采用LT3020，将母线电压转化为7.4V；
所述母线电压输入限流4A，母线限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为49.9K；母线电流采集器、3.3V电流采集器、7.4V电流采集器和5V电流采集器均采用MAX9938；ARM芯片通过ADC引脚采集母线电流信息；
3.3V限流保护器的输入限流为600mA，3.3V限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为300K，ARM芯片ADC的引脚通过3.3V电流采集器采集3.3V分路的电流信息；
5V限流保护器的输入限流100mA，5V限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为2M，ARM芯片ADC的引脚通过5V电流采集器采集5V分路的电流信息；
7.4V限流保护器的输入限流2A，7.4V限流保护器采用TPS2421，限流电阻阻值设置为100K，ARM芯片ADC的引脚通过7.4V电流采集器采集7.4V分路的电流信息；
电流走向如下：
电流由母线进入，通过母线电流采集器采集母线电流值，并反馈给ARM芯片，同时母线电流经母线限流保护器限流后流出，之后分成三路分别进入3.3V电压转换器、5V电压转换器和7.4V电压转换器；
电流进入3.3V电压转换器转压为3.3V，通过3.3V电流采集器采集3.3V分路电流值，并反馈给ARM芯片，同时3.3V分路电流经3.3V限流保护器限流后流出，之后分成三路分别进入ARM芯片、陀螺仪和GPS；
电流进入5V电压转换器转压为5V，通过5V电流采集器采集5V分路电流值，并反馈给ARM芯片，同时5V分路电流经5V限流保护器限流后流出，之后进入太敏；
电流进入7.4V电压转换器转压为7.4V，通过7.4V电流采集器采集7.4V分路电流值，并反馈给ARM芯片，同时7.4V分路电流经7.4V限流保护器限流后流出，之后分成三路分别进入磁强计、磁力矩器和动量轮。
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南理工一号立方星姿态确定与控制系统硬件设计及半物理仿真;刘洋;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20170215(第2期);第20-22页 *
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