CN110562488B - 一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路，包括供电电路和控制电路，供电电路前端连接立方星单独为制动帆装置提供的太阳能电池阵，经过其中的超级电容充电电路转压后转为母线电压，并给超级电容器模组充电，母线电压经过3.3V转换器后转为3.3V电压，为烧线电路和控制电路中的芯片供电，烧线电路在所述控制电路控制下，用母线烧断拴住固定装置的大力马线，释放制动帆，并向控制电路反馈制动帆的展开状态；所述控制电路通过422总线与星上计算机通信，并向地面站报告制动帆的状态。本发明的供电与控制电路可以独立于卫星平台工作，即使卫星失效，也可以在预设的展开时间展开制动帆，加快卫星离轨过程。

Description

一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路

技术领域

本发明涉及航天器离轨控制领域，特别是一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路。

背景技术

近年来，随着通信、光电元件、材料、传感器、等技术的快速发展，具有低成本、高功能密度特点的立方星逐步兴起，使得卫星的研制成本和研制周期都大大减少，利用立方星进行远程测量、试验逐渐成为潮流。

近年来，各国发射立方星数量越来越多，其中大多数立方星没有自带离轨系统，而立方星设计寿命一般仅为1-3年，而自然状态下缓慢离轨至少需要10年以上，导致地球轨道上的太空垃圾数量日益增多，成为有效在轨航天器的潜在危险，而且不利于未来人类探测宇宙空间。目前人类技术还无法大范围对已经失效成为空间碎片的航天器进行有效离轨。因此，为今后的航天器配备离轨系统才是减缓空间碎片的增长的主要措施。

当前的离轨装置，大多由卫星平台控制，由地面站向卫星输入离轨指令后离轨，或者到达卫星寿命末期，由卫星控制其离轨。但是太空环境复杂多变，一旦在离轨系统工作前，卫星失效，则离轨系统便无法起到作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全可靠、体积小、可独立工作的应用于立方星制动帆的供电与控制电路。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路，包括供电电路和控制电路，所述供电电路包括超级电容充电电路、超级电容器模组、3.3V转换器、烧线电路，所述超级电容充电电路前端SIN连接立方星的太阳能电池阵，后端BUS输出母线电压，母线上连接有超级电容器模组，所述3.3V转换器前端BUS连接母线，后端3.3V接口分别与烧线电路和控制电路的3.3V接口连接，所述烧线电路前端BUS连接所述母线，所述烧线电路接收来自控制电路的使能信号EN1和EN2，所述烧线电路包括烧线电阻，所述烧线电阻烧断大力马线后会反馈烧线状态信号KS1、KS2给控制电路，所述控制电路前端3.3V接口与所述3.3V转换器的3.3V接口连接，所述控制电路后端通过422总线与立方星的星上计算机通信连接。

进一步地，所述超级电容器模组包括多组，多组所述超级电容器模组的前端BUS均与所述母线连接。

进一步地，所述超级电容充电电路包括第一集成芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2、第三肖特基二极管D3；

所述第一集成芯片U1的4号引脚与第一电阻R1的一端相连，5号引脚分别与第一电阻R1的另一端、第二电容C2的一端、第一电感L1的一端、太阳能电池阵输入端SIN相连，2号引脚与GND相连，3号引脚分别与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第一电容C1的一端相连，1号引脚分别与第一电感L1的另一端、第二肖特基二极管D2的正极相连；

所述第二电容C2的另一端与GND相连；

所述第二肖特基二极管D2的负极分别与第三电容C3的一端、第二电阻R2的另一端、第一电容C1的一端、第一肖特基二极管D1的正极、第三肖特基二极管D3的正极相连；

所述第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3的另一端、GND相连；

所述第一肖特基二极管D1的负极分别与第三肖特基二极管D3的负极、母线输出端BUS相连；

进一步地，所述超级电容器模组包括第二集成芯片U2、第三集成芯片U3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、第五电容C5；

所述第二集成芯片U2的1号引脚分别与第五电阻R5的一端、第四电容C4的正极、母线输入输出端BUS相连，3号引脚与第五电阻R5的另一端相连，2号引脚分别与第四电阻R4的一端、第四电容C4的负极、第五电容C5的正极、第七电阻R7的一端、第三集成芯片U3的1号引脚相连，5号引脚与第四电阻R4的另一端相连；

所述第三集成芯片U3的3号引脚与第七电阻R7的另一端相连，2号引脚分别与第六电阻R6的另一端、第五电容C5的负极、GND相连，5号引脚与第六电阻R6的另一端相连；

所述第四电容C4、第五电容C5均为超级电容。

进一步地，所述第四电容C4、第五电容C5的大小为10F，耐压值为2.7V。

进一步地，所述3.3V转换器包括第四集成芯片U4、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第二电感L2、第三电感L3、第四肖特基二极管D4、第一发光二极管LED1；

所述第四集成芯片的0号引脚和1号引脚相连，并与GND连接，2号引脚分别与第十电阻R10的一端、第十电容C10的一端、第二电感L2的一端、母线电压输入端BUS相连，3号引脚与第十电阻R10的另一端相连，4号引脚分别与第八电阻R8的一端、第十一电阻R11的一端、第七电容C7的一端相连，5号引脚分别与第三电感L3的一端、第十电容C10的另一端、第十一电阻R11的另一端、第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第一发光二极管LED1的负极相连，6号引脚分别与第二电感L2的另一端、第六电容C6的一端相连；

所述第四肖特基二极管D4的正极分别与第六电容C6的另一端、第三电感L3的另一端相连，所述第四肖特基二极管D4的负极分别与第八电阻R8的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端、第九电阻R9的一端、3.3V电源输出端相连；

所述第九电阻R9的另一端与第一发光二极管LED1的正极相连。

进一步地，所述烧线电路包括第五集成芯片U5、第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第三PMOS管Q3、第四PMOS管Q4、第五NPN三极管Q5、第六NMOS管Q6、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第十一电容C11、第二开关K2、第三开关K3；

所述第一PMOS管Q1的S极分别与第三PMOS管Q3的S极、第十四电阻R14的一端、母线输入端BUS相连，G极分别与第三PMOS管Q3的G极、第十四电阻R14的另一端、第六NMOS管Q6的D极相连，D极分别与第三PMOS管Q3的D极、第二PMOS管Q2的S极、第四PMOS管Q4的S极、第十五电阻R15的一端、第五集成芯片U5的4号引脚相连；

所述第六NMOS管Q6的G极分别与第十七电阻R17的一端、第十九电阻R19的一端相连，S极与GND相连；

所述第十七电阻R17的另一端与使能信号EN1相连；

所述第十九电阻R19的另一端与GND相连；

所述第五集成芯片U5的1号引脚与第十六电阻R16的一端相连，2号引脚与使能信号EN2相连，3号引脚与第十八电阻R18的一端相连；

所述第十六电阻R16的另一端与3.3V电源输入端相连；

所述第二PMOS管Q2的G极分别与第四PMOS管Q4的G极、第十五电阻R15的另一端、第五NPN三极管Q5的c脚相连，D极分别与第四PMOS管Q4的D极、第十一电容C11的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端相连；

所述第五NPN三极管Q5的b脚分别与第十八电阻R18的另一端、第二十电阻R20的一端相连，e脚分别与第二十电阻R20的另一端、GND相连；

所述第十一电容C11的另一端与GND相连；

所述第十二电阻R12的另一端分别与第十三电阻R13的另一端、GND相连；

所述第二开关K2的一端与烧线状态信号KS1相连，另一端与GND相连；

所述第三开关K3的一端与烧线状态信号KS2相连，另一端与GND相连。

进一步地，所述控制电路包括第六集成芯片U6、第七集成芯片U7、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第四电感L4、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第二发光二极管LED2、第一开关K1；

所述第六集成芯片U6的1号引脚、24号引脚、36号引脚、48号引脚相连，并均与第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端、第十五电容C15的一端、第四电感L4的一端、3.3V电源输入端相连，8号引脚、23号引脚、35号引脚、47号引脚均与GND相连，9号引脚分别与第四电感L4的另一端、第十六电容C16的一端、3.3V模拟电源端VCC3.3A相连，3号引脚分别与第一晶振Y1的一端、第十八电容C18的一端相连，4号引脚分别与第一晶振Y1的另一端、第十九电容C19的一端相连，5号引脚分别与第二晶振Y2的一端、第二十电容C20的一端相连，6号引脚分别与第二晶振Y2的另一端、第二十一电容C21的一端相连，7号引脚分别与第二十一电阻R21的一端、第一开关K1的一端、第十七电容C17的一端相连，12号引脚与第七集成芯片U7的3号引脚相连，13号引脚与第七集成芯片U7的2号引脚相连，17号引脚连接使能信号EN1，21号引脚连接使能信号EN2，18号引脚连接烧线状态信号KS1，19号引脚连接烧线状态信号KS2，20号引脚连接第二十四电阻R24的一端和BOOT1端，44号引脚连接第二十三电阻R23的一端和BOOT0端，38号引脚连接第二发光二极管LED2的负极；

所述第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24的另一端均连接GND；

所述第一开关K1的另一端连接GND；

所述第二十一电阻R21的另一端连接3.3V输入端；

所述第二十二电阻R22的一端与第二发光二极管LED2的正极，另一端与3.3V输入端相连；

所述第七集成芯片的1号引脚连接3.3V输入端，4号引脚连接GND，5号引脚分别与第二十六电阻R26的一端、422总线发送正422_T+相连，6号引脚分别与第二十六电阻R26的另一端、422总线发送负422_T-相连，7号引脚分别与第二十五电阻R25的一端、422总线接收负422_R-相连，8号引脚分别与第二十五电阻R25的另一端、422总线接收正422_R+相连。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明电路设计简单有效，器件体积小、布局紧凑、功能集成度高,非常适用于立方星的应用场景；

(2)本发明的供电与控制电路可独立于卫星平台工作，相比于其他由卫星平台控制离轨系统的方案，不会受卫星失效的影响，可靠性高；

(3)本发明采用超级电容作为存储与释放电荷的器件，相比于传统的锂电池供电方案，充放电可循环次数高，容量损失小，放电电流大，设计合理，功能强大。

下面将对上面所描述的目的、特征和优点及本发明的工作原理参照附图进行详细的说明和解释。

附图说明

图1是本发明制动帆烧线机构烧线前的结构示意图。

图2是本发明制动帆烧线机构烧线后的结构示意图。

图3是本发明应用于立方星制动帆的供电与控制电路框架原理图。

图4是本发明超级电容充电电路图。

图5是本发明超级电容器模组电路图。

图6是本发明3.3V转换器电路图。

图7是本发明烧线电路图。

图8是本发明控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

结合图1-2，本发明立方星制动帆烧线机构的结构和工作原理如下：

所述制动帆烧线机构包括安装面板2、大力马线7、压杆8、转轴12、拉簧14、分离开关23。压杆8一端与转轴12转动连接，转轴12通过螺钉固定在安装面板2上，另一端与拉簧14的一端固连，拉簧14的另一端固定在安装面板2上，所述拉簧14与压杆8不在同一条直线上。压紧状态时，两个分机构的压杆8相互平行，且分离开关23断开，星上检测到分离开关断开表明制动帆未展开。在卫星寿命末期锁紧装置的一对压杆8展开时，分离开关23由断开变为闭合，若星上没有检测到烧线状态信号KS1、KS2，则重复执行烧线程序直到收到开关信号。

压杆8顶面中部设有一个弧形凹槽13，所述弧形凹槽13开口朝向另一根压杆8，压杆8外侧壁上开有一个缺口9，所述缺口9靠近拉簧14。在压杆8将整个立方体卫星制动帆烧线机构锁住后，利用大力马线7沿着缺口9将两根压杆8拴住，大力马线7同时绕过烧线电阻11，两端分别固定在两侧的压块10上，压杆8的锥面和伸出轴16的锥面相配合。在压杆8处于压紧状态下时，两个拉簧14处于拉伸状态，当烧线机构上的大力马线烧断后，两个拉簧14分别将两根压杆8拉开，释放伸出轴16从而解锁展开烧线机构。两个分机构的拉簧14作用力方向相反。

结合图3-8，本发明的应用于立方星制动帆的供电与控制电路的组成和工作原理如下：

结合图3，一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路，包括供电电路和控制电路，所述供电电路包括超级电容充电电路、超级电容器模组、3.3V转换器、烧线电路，所述超级电容充电电路前端连接太阳能电池阵，后端输出母线电压，母线上连接有超级电容器模组，所述超级电容器模组可以存储和释放母线上的电能，所述3.3V转换器前端BUS连接母线，后端3.3V接口分别与烧线电路和控制电路的3.3V接口连接，所述烧线电路前端BUS连接所述母线，所述烧线电路接收来自控制电路的使能信号EN1和EN2，所述烧线电路包括烧线电阻，所述烧线电阻烧断大力马线后会反馈烧线状态信号KS1、KS2给控制电路，所述控制电路前端3.3V接口与所述3.3V转换器的3.3V接口连接，所述控制电路后端通过422总线与立方星的星上计算机通信连接。

进一步地，所述超级电容器模组，可以根据控制电路和烧线电路的功耗，在母线上多并联几组同样的超级电容器模组，其余电路均可保持不变。

优选地，结合图4，所述超级电容充电电路,包括第一集成芯片U1(LM2735XMF)、第一电阻R1(100KΩ)、第二电阻R2(33KΩ)、第三电阻R3(33KΩ)、第一电容C1(1nF)、第二电容C2(10uF)、第三电容C3(10uF)、第一电感L1(10uH)、第一肖特基二极管D1(STPS120M)、第二肖特基二极管D2(B340LB)、第三肖特基二极管D3(B340LB)；

所述第一集成芯片U1的4号引脚与第一电阻R1的一端相连，5号引脚分别与第一电阻R1的另一端、第二电容C2的一端、第一电感L1的一端、太阳能电池阵输入端SIN相连，2号引脚与GND相连，3号引脚分别与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第一电容C1的一端相连，1号引脚分别与第一电感L1的另一端、第二肖特基二极管D2的正极相连；

所述第二电容C2的另一端与GND相连；

所述第二肖特基二极管D2的负极分别与第三电容C3的一端、第二电阻R2的另一端、第一电容C1的一端、第一肖特基二极管D1的正极、第三肖特基二极管D3的正极相连；

所述第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3的另一端、GND相连；

所述第一肖特基二极管D1的负极分别与第三肖特基二极管D3的负极、母线输出端BUS相连；

优选地，结合图5，所述超级电容器模组，包括第二集成芯片U2(BW6101)、第三集成芯片U3(BW6101)、第四电阻R4(47Ω)、第五电阻R5(1KΩ)、第六电阻R6(47Ω)、第七电阻R7(1KΩ)、第四电容C4(BCAP0010 P270 S01)、第五电容C5(BCAP0010 P270 S01)；

所述第二集成芯片U2的1号引脚分别与第五电阻R5的一端、第四电容C4的正极、母线输入输出端BUS相连，3号引脚与第五电阻R5的另一端相连，2号引脚分别与第四电阻R4的一端、第四电容C4的负极、第五电容C5的正极、第七电阻R7的一端、第三集成芯片U3的1号引脚相连，5号引脚与第四电阻R4的另一端相连；

所述第三集成芯片U3的3号引脚与第七电阻R7的另一端相连，2号引脚分别与第六电阻R6的另一端、第五电容C5的负极、GND相连，5号引脚与第六电阻R6的另一端相连；

进一步的，所述第四电容C4、第五电容C5均为超级电容，大小为10F，其值可根据需要变化，耐压值为2.7V；

优选地，结合图7，所述3.3V转换器，包括第四集成芯片U4(LM2735XM(NGG))、第八电阻R8(16.5KΩ)、第九电阻R9(10KΩ)、第十电阻R10(100KΩ)、第十一电阻R11(10KΩ)、第六电容C6(2.2uF/16V)、第七电容C7(2.2nF)、第八电容C8(10uF)、第九电容C9(0.1uF)、第十电容C10(22uF)、第二电感L2(6.8uH)、第三电感L3(6.8uH)、第四肖特基二极管D4(STPS120M)、第一发光二极管LED1(RED)；

所述第四集成芯片的0号引脚和1号引脚相连，并与GND连接，2号引脚分别与第十电阻R10的一端、第十电容C10的一端、第二电感L2的一端、母线电压输入端BUS相连，3号引脚与第十电阻R10的另一端相连，4号引脚分别与第八电阻R8的一端、第十一电阻R11的一端、第七电容C7的一端相连，5号引脚分别与第三电感L3的一端、第十电容C10的另一端、第十一电阻R11的另一端、第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第一发光二极管LED1的负极相连，6号引脚分别与第二电感L2的另一端、第六电容C6的一端相连；

所述第四肖特基二极管D4的正极分别与第六电容C6的另一端、第三电感L3的另一端相连，负极分别与第八电阻R8的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端、第九电阻R9的一端、3.3V电源输出端相连；

所述第九电阻R9的另一端与第一发光二极管LED1的正极相连；

优选地，结合图6，所述烧线电路，包括第五集成芯片U5(TLP521-1)、第一PMOS管Q1(SI3493BDV)、第二PMOS管Q2(SI3493BDV)、第三PMOS管Q3(SI3493BDV)、第四PMOS管Q4(SI3493BDV)、第五NPN三极管Q5(S8050LT1)、第六NMOS管Q6(SI2302CDS)、第十二电阻R12(5Ω)、第十三电阻R13(5Ω)、第十四电阻R14(100KΩ)、第十五电阻R15(100KΩ)、第十六电阻R16(330Ω)、第十七电阻R17(10KΩ)、第十八电阻R18(1KΩ)、第十九电阻R19(100KΩ)、第二十电阻R20(10KΩ)、第十一电容C11(47uF)、第二开关K2、第三开关K3；

所述第一PMOS管Q1的S极分别与第三PMOS管Q3的S极、第十四电阻R14的一端、母线输入端BUS相连，G极分别与第三PMOS管Q3的G极、第十四电阻R14的另一端、第六NMOS管Q6的D极相连，D极分别与第三PMOS管Q3的D极、第二PMOS管Q2的S极、第四PMOS管Q4的S极、第十五电阻R15的一端、第五集成芯片U5的4号引脚相连；

所述第六NMOS管Q6的G极分别与第十七电阻R17的一端、第十九电阻R19的一端相连，S极与GND相连；

所述第十七电阻R17的另一端与使能输入脚EN1相连；

所述第十九电阻R19的另一端与GND相连；

所述第五集成芯片U5的1号引脚与第十六电阻R16的一端相连，2号引脚与使能输入脚EN2相连，3号引脚与第十八电阻R18的一端相连；

所述第十六电阻R16的另一端与3.3V电源输入端相连；

所述第二PMOS管Q2的G极分别与第四PMOS管Q4的G极、第十五电阻R15的另一端、第五NPN三极管Q5的c脚相连，D极分别与第四PMOS管Q4的D极、第十一电容C11的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端相连；

所述第五NPN三极管Q5的b脚分别与第十八电阻R18的另一端、第二十电阻R20的一端相连，e脚分别与第二十电阻R20的另一端、GND相连；

所述第十一电容C11的另一端与GND相连；

所述第十二电阻R12的另一端分别与第十三电阻R13的另一端、GND相连；

所述第二开关K2的一端与烧线状态信号KS1相连，另一端与GND相连；

所述第三开关K3的一端与烧线状态信号KS2相连，另一端与GND相连；

优选地，结合图8，所述控制电路包括第六集成芯片U6(STM32L151C8T6)、第七集成芯片U7(MAX3074E)、第二十一电阻R21(10KΩ)、第二十二电阻R22(10KΩ)、第二十三电阻R23(10KΩ)、第二十四电阻R24(10KΩ)、第二十五电阻R25(120Ω)、第二十六电阻R26(120Ω)、第十二电容C12(0.1uF)、第十三电容C13(0.1uF)、第十四电容C14(0.1uF)、第十五电容C15(0.1uF)、第十六电容C16(0.1uF)、第十七电容C17(0.1uF)、第十八电容C18(12pF)、第十九电容C19(12pF)、第二十电容C20(22pF)、第二十一电容C21(22pF)、第二十二电容C22(0.1uF)、第四电感L4(4.7uH)、第一晶振Y1(32.768KHz)、第二晶振Y2(8MHz)、第二发光二极管LED2(BLUE)、第一开关K1；

所述第六集成芯片U6的1号引脚、24号引脚、36号引脚、48号引脚相连，并分别均与第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端、第十五电容C15的一端、第四电感L4的一端、3.3V电源输入端相连，8号引脚、23号引脚、35号引脚、47号引脚均与GND相连，9号引脚分别与第四电感L4的另一端、第十六电容C16的一端、3.3V模拟电源端VCC3.3A相连，3号引脚分别与第一晶振Y1的一端、第十八电容C18的一端相连，4号引脚分别与第一晶振Y1的另一端、第十九电容C19的一端相连，5号引脚分别与第二晶振Y2的一端、第二十电容C20的一端相连，6号引脚分别与第二晶振Y2的另一端、第二十一电容C21的一端相连，7号引脚分别与第二十一电阻R21的一端、第一开关K1的一端、第十七电容C17的一端相连，12号引脚与第七集成芯片U7的3号引脚相连，13号引脚与第七集成芯片U7的2号引脚相连，17号引脚连接使能输出脚EN1，21号引脚连接使能输出脚EN2，18号引脚连接烧线状态信号输入端KS1，19号引脚连接烧线状态信号输入端KS2，20号引脚连接第二十四电阻R24的一端和BOOT1端，44号引脚连接第二十三电阻R23的一端和BOOT0端，38号引脚连接第二发光二极管LED2的负极；

所述第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24的另一端均连接GND；

所述第一开关K1的另一端连接GND；

所述第二十一电阻R21的另一端连接3.3V输入端；

所述第二十二电阻R22的一端与第二发光二极管LED2的正极，另一端与3.3V输入端相连；

所述第七集成芯片U7的1号引脚连接3.3V输入端，4号引脚连接GND，5号引脚分别与第二十六电阻R26的一端、422总线发送正422_T+相连，6号引脚分别与第二十六电阻R26的另一端、422总线发送负422_T-相连，7号引脚分别与第二十五电阻R25的一端、422总线接收负422_R-相连，8号引脚分别与第二十五电阻R25的另一端、422总线接收正422_R+相连。

所述供电电路前端连接立方星单独为制动帆装置提供的太阳能电池阵，经过其中的超级电容充电电路转压后转为母线电压，并给超级电容器模组充电，母线电压经过3.3V转换器后转为3.3V电压，为烧线电路和控制电路中的芯片供电，所述烧线电路在所述控制电路控制下，用母线烧断拴住固定装置的大力马线，释放制动帆，通过分离开关的闭合与断开状态，向控制电路反馈制动帆的展开状态；所述控制电路的主芯片程序中设定有预展开时间，可控制制动帆在立方星的寿命末期自动展开，同时，所述控制电路通过422总线与星上计算机通信，并向地面站报告制动帆的状态，也可以通过地面站上传指令，手动修改制动帆预设的展开时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路，其特征在于：包括供电电路和控制电路，所述供电电路包括超级电容充电电路、超级电容器模组、3.3V转换器、烧线电路，所述超级电容充电电路前端SIN连接立方星的太阳能电池阵，后端BUS输出母线电压，母线上连接有超级电容器模组，所述3.3V转换器前端BUS连接母线，后端3.3V接口分别与烧线电路和控制电路的3.3V接口连接，所述烧线电路前端BUS连接所述母线，所述烧线电路接收来自控制电路的使能信号EN1和EN2，所述烧线电路包括烧线电阻，所述烧线电阻烧断大力马线后会反馈烧线状态信号KS1、KS2给控制电路，所述控制电路前端3.3V接口与所述3.3V转换器的3.3V接口连接，所述控制电路后端通过422总线与立方星的星上计算机通信连接，

所述超级电容充电电路包括第一集成芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2、第三肖特基二极管D3；

所述第一集成芯片U1的4号引脚与第一电阻R1的一端相连，5号引脚分别与第一电阻R1的另一端、第二电容C2的一端、第一电感L1的一端、太阳能电池阵输入端SIN相连，2号引脚与GND相连，3号引脚分别与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第一电容C1的一端相连，1号引脚分别与第一电感L1的另一端、第二肖特基二极管D2的正极相连；

所述第二电容C2的另一端与GND相连；

所述第二肖特基二极管D2的负极分别与第三电容C3的一端、第二电阻R2的另一端、第一电容C1的一端、第一肖特基二极管D1的正极、第三肖特基二极管D3的正极相连；

所述第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3的另一端、GND相连；

所述第一肖特基二极管D1的负极分别与第三肖特基二极管D3的负极、母线输出端BUS相连。

2.根据权利要求1所述的应用于立方星制动帆的供电与控制电路，其特征在于，所述超级电容器模组包括多组，多组所述超级电容器模组的前端BUS均与所述母线连接。

3.根据权利要求1所述的应用于立方星制动帆的供电与控制电路，其特征在于，所述超级电容器模组包括第二集成芯片U2、第三集成芯片U3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、第五电容C5；

所述第二集成芯片U2的1号引脚分别与第五电阻R5的一端、第四电容C4的正极、母线输入输出端BUS相连，3号引脚与第五电阻R5的另一端相连，2号引脚分别与第四电阻R4的一端、第四电容C4的负极、第五电容C5的正极、第七电阻R7的一端、第三集成芯片U3的1号引脚相连，5号引脚与第四电阻R4的另一端相连；

所述第三集成芯片U3的3号引脚与第七电阻R7的另一端相连，2号引脚分别与第六电阻R6的另一端、第五电容C5的负极、GND相连，5号引脚与第六电阻R6的另一端相连；

所述第四电容C4、第五电容C5均为超级电容。

4.根据权利要求3所述的应用于立方星制动帆的供电与控制电路，其特征在于，所述第四电容C4、第五电容C5的大小为10F，耐压值为2.7V。

5.根据权利要求1所述应用于立方星制动帆的供电与控制电路，其特征在于，所述3.3V转换器包括第四集成芯片U4、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第二电感L2、第三电感L3、第四肖特基二极管D4、第一发光二极管LED1；

所述第四集成芯片的0号引脚和1号引脚相连，并与GND连接，2号引脚分别与第十电阻R10的一端、第十电容C10的一端、第二电感L2的一端、母线电压输入端BUS相连，3号引脚与第十电阻R10的另一端相连，4号引脚分别与第八电阻R8的一端、第十一电阻R11的一端、第七电容C7的一端相连，5号引脚分别与第三电感L3的一端、第十电容C10的另一端、第十一电阻R11的另一端、第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第一发光二极管LED1的负极相连，6号引脚分别与第二电感L2的另一端、第六电容C6的一端相连；

所述第四肖特基二极管D4的正极分别与第六电容C6的另一端、第三电感L3的另一端相连，所述第四肖特基二极管D4的负极分别与第八电阻R8的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端、第九电阻R9的一端、3.3V电源输出端相连；

所述第九电阻R9的另一端与第一发光二极管LED1的正极相连。

6.根据权利要求1所述的应用于立方星制动帆的供电与控制电路，其特征在于，所述烧线电路包括第五集成芯片U5、第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第三PMOS管Q3、第四PMOS管Q4、第五NPN三极管Q5、第六NMOS管Q6、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第十一电容C11、第二开关K2、第三开关K3；

所述第一PMOS管Q1的S极分别与第三PMOS管Q3的S极、第十四电阻R14的一端、母线输入端BUS相连，G极分别与第三PMOS管Q3的G极、第十四电阻R14的另一端、第六NMOS管Q6的D极相连，D极分别与第三PMOS管Q3的D极、第二PMOS管Q2的S极、第四PMOS管Q4的S极、第十五电阻R15的一端、第五集成芯片U5的4号引脚相连；

所述第六NMOS管Q6的G极分别与第十七电阻R17的一端、第十九电阻R19的一端相连，S极与GND相连；

所述第十七电阻R17的另一端与使能信号EN1相连；

所述第十九电阻R19的另一端与GND相连；

所述第五集成芯片U5的1号引脚与第十六电阻R16的一端相连，2号引脚与使能信号EN2相连，3号引脚与第十八电阻R18的一端相连；

所述第十六电阻R16的另一端与3.3V电源输入端相连；

所述第二PMOS管Q2的G极分别与第四PMOS管Q4的G极、第十五电阻R15的另一端、第五NPN三极管Q5的c脚相连，D极分别与第四PMOS管Q4的D极、第十一电容C11的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端相连；

所述第五NPN三极管Q5的b脚分别与第十八电阻R18的另一端、第二十电阻R20的一端相连，e脚分别与第二十电阻R20的另一端、GND相连；

所述第十一电容C11的另一端与GND相连；

所述第十二电阻R12的另一端分别与第十三电阻R13的另一端、GND相连；

所述第二开关K2的一端与烧线状态信号KS1相连，另一端与GND相连；

所述第三开关K3的一端与烧线状态信号KS2相连，另一端与GND相连。

7.根据权利要求1所述的应用于立方星制动帆的供电与控制电路，其特征在于，所述控制电路包括第六集成芯片U6、第七集成芯片U7、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第四电感L4、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第二发光二极管LED2、第一开关K1；

所述第六集成芯片U6的1号引脚、24号引脚、36号引脚、48号引脚相连，并均与第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端、第十五电容C15的一端、第四电感L4的一端、3.3V电源输入端相连，8号引脚、23号引脚、35号引脚、47号引脚均与GND相连，9号引脚分别与第四电感L4的另一端、第十六电容C16的一端、3.3V模拟电源端VCC3.3A相连，3号引脚分别与第一晶振Y1的一端、第十八电容C18的一端相连，4号引脚分别与第一晶振Y1的另一端、第十九电容C19的一端相连，5号引脚分别与第二晶振Y2的一端、第二十电容C20的一端相连，6号引脚分别与第二晶振Y2的另一端、第二十一电容C21的一端相连，7号引脚分别与第二十一电阻R21的一端、第一开关K1的一端、第十七电容C17的一端相连，12号引脚与第七集成芯片U7的3号引脚相连，13号引脚与第七集成芯片U7的2号引脚相连，17号引脚连接使能信号EN1，21号引脚连接使能信号EN2，18号引脚连接烧线状态信号KS1，19号引脚连接烧线状态信号KS2，20号引脚连接第二十四电阻R24的一端和BOOT1端，44号引脚连接第二十三电阻R23的一端和BOOT0端，38号引脚连接第二发光二极管LED2的负极；

所述第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24的另一端均连接GND；

所述第一开关K1的另一端连接GND；

所述第二十一电阻R21的另一端连接3.3V输入端；

所述第二十二电阻R22的一端与第二发光二极管LED2的正极，另一端与3.3V输入端相连；

所述第七集成芯片的1号引脚连接3.3V输入端，4号引脚连接GND，5号引脚分别与第二十六电阻R26的一端、422总线发送正422_T+相连，6号引脚分别与第二十六电阻R26的另一端、422总线发送负422_T-相连，7号引脚分别与第二十五电阻R25的一端、422总线接收负422_R-相连，8号引脚分别与第二十五电阻R25的另一端、422总线接收正422_R+相连。

Images