【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電機(jī)控制，具體涉及一種微納衛(wèi)星載荷控制器電路。
技術(shù)介紹
1、微納衛(wèi)星是指質(zhì)量在1000千克以下，多在?10?千克至?100?千克甚至更輕的微小衛(wèi)星。它具有諸多顯著特點(diǎn)，體積小、質(zhì)量輕使其便于發(fā)射和部署，常可借助一箭多星方式升空，極大降低發(fā)射成本；研制周期短，一般僅需1至2年；成本低廉，從數(shù)百萬(wàn)到數(shù)千萬(wàn)美元不等；單個(gè)功能相對(duì)單一，但可通過(guò)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)如分布式觀測(cè)、通信組網(wǎng)等復(fù)雜任務(wù)，在通信、對(duì)地觀測(cè)、科學(xué)探測(cè)、技術(shù)驗(yàn)證等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，且隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，其技術(shù)性能不斷提升，組網(wǎng)應(yīng)用越發(fā)廣泛，商業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也在加速推進(jìn)。
2、在微納衛(wèi)星的技術(shù)研發(fā)進(jìn)程中，多組件時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生及精準(zhǔn)控制領(lǐng)域存在一系列亟待攻克的難題。微納衛(wèi)星內(nèi)部的電機(jī)、氣閥、吹閥、壓電陶瓷等多種組件，其運(yùn)行特性各異，對(duì)時(shí)序信號(hào)的要求千差萬(wàn)別，例如在電壓幅值、信號(hào)波形等方面各有特定需求。這就要求在設(shè)計(jì)fpga電路時(shí)，必須充分考量如何使其能夠生成適配各類組件的時(shí)序信號(hào)，以保障各組件能精準(zhǔn)響應(yīng)并達(dá)成起止時(shí)間自由可控的工作狀態(tài)，否則將無(wú)法實(shí)現(xiàn)微納衛(wèi)星復(fù)雜的功能體系。同時(shí)，為了達(dá)成各組件時(shí)序的精確控制，必須直面諸多干擾因素。微納衛(wèi)星所處的太空環(huán)境極為惡劣，電路噪聲、信號(hào)傳輸延遲以及時(shí)鐘信號(hào)抖動(dòng)等問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮，這些都會(huì)嚴(yán)重影響時(shí)序信號(hào)的準(zhǔn)確性。因此，通過(guò)先進(jìn)的電路優(yōu)化技術(shù)以及精準(zhǔn)的校準(zhǔn)機(jī)制來(lái)最大程度降低這些干擾影響，是確保微納衛(wèi)星時(shí)序控制精準(zhǔn)性的關(guān)鍵所在。此外，微納衛(wèi)星內(nèi)部眾多組件之間存在著緊密且復(fù)雜的工作邏輯關(guān)系，如何在fpga電路中巧妙地編排它們
3、基于時(shí)鐘頻率計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)微納衛(wèi)星組件工作時(shí)間精確計(jì)量和控制方面，同樣面臨諸多關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。時(shí)鐘頻率作為基準(zhǔn)時(shí)間變化的核心依據(jù)，其穩(wěn)定性在太空環(huán)境中面臨巨大考驗(yàn)。太空充斥著各種輻射以及極端的溫度變化，這些因素極易導(dǎo)致時(shí)鐘頻率產(chǎn)生偏差。所以，如何巧妙運(yùn)用抗輻射、溫度補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)手段來(lái)保障時(shí)鐘頻率的高度穩(wěn)定，進(jìn)而確保基準(zhǔn)時(shí)間的精確無(wú)誤，成為了微納衛(wèi)星時(shí)間計(jì)量與控制技術(shù)中必須解決的技術(shù)難點(diǎn)。在結(jié)合多變量邏輯組合并與多個(gè)組件的啟動(dòng)、停止時(shí)間對(duì)比時(shí)，精準(zhǔn)構(gòu)建邏輯關(guān)系至關(guān)重要。微納衛(wèi)星的多個(gè)組件在不同的工作模式和任務(wù)需求下，其變量關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，需要深入研究如何確保不同變量的變化能夠精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)到各組件實(shí)際工作時(shí)間的計(jì)量和控制上，防止因邏輯錯(cuò)誤或者變量考慮不周全而引發(fā)時(shí)間計(jì)量誤差，這就迫切需要建立完善的邏輯設(shè)計(jì)與校準(zhǔn)體系。并且，在微納衛(wèi)星組件工作過(guò)程中，由于太空環(huán)境的不確定性，可能會(huì)出現(xiàn)各種突發(fā)狀況致使工作時(shí)間偏離預(yù)期。因此，構(gòu)建實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制勢(shì)在必行，通過(guò)該機(jī)制能夠?qū)崟r(shí)跟蹤各組件實(shí)際的工作時(shí)間情況，并依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果借助合適的反饋機(jī)制對(duì)時(shí)間控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而始終保持對(duì)微納衛(wèi)星組件工作時(shí)間的精確計(jì)量和控制。
4、在微納衛(wèi)星集成化、軟件化設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)輕量化、小型化和高可靠性方面，也有眾多技術(shù)要點(diǎn)需要突破。在集成化進(jìn)程中，微納衛(wèi)星內(nèi)部眾多不同的電路模塊和組件緊密集成，電磁兼容性問(wèn)題尤為突出。各部分之間極易產(chǎn)生電磁干擾，這將嚴(yán)重影響整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以，如何通過(guò)科學(xué)合理的布局設(shè)計(jì)、高效的屏蔽措施等電磁兼容設(shè)計(jì)手段，在微納衛(wèi)星極為有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)各部分的和諧共處，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，是集成化設(shè)計(jì)階段必須解決的關(guān)鍵所在。對(duì)于軟件化設(shè)計(jì)而言，微納衛(wèi)星既要憑借軟件實(shí)現(xiàn)豐富多樣的功能，又要在空間復(fù)雜環(huán)境下適應(yīng)有限的硬件資源，如存儲(chǔ)容量和運(yùn)算能力等限制條件，同時(shí)還要確保軟件自身在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)、崩潰等可靠性問(wèn)題。因此，開(kāi)展有效的軟件算法優(yōu)化、合理的資源分配以及構(gòu)建穩(wěn)固可靠的軟件架構(gòu)和容錯(cuò)機(jī)制，成為了微納衛(wèi)星軟件化設(shè)計(jì)中需要攻克的技術(shù)難題。此外，微納衛(wèi)星所處的空間環(huán)境極為惡劣，存在高真空、強(qiáng)輻射、極端溫度變化等諸多不利因素。在努力實(shí)現(xiàn)微納衛(wèi)星載荷控制器輕量化、小型化的同時(shí)，必須從材料選擇、防護(hù)設(shè)計(jì)、冗余備份等多個(gè)維度綜合考量，全面制定應(yīng)對(duì)策略，以此確保載荷控制器能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地在這樣復(fù)雜的環(huán)境中工作，保障微納衛(wèi)星整體任務(wù)的順利執(zhí)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種微納衛(wèi)星載荷控制器電路，該基于高效率同步整流電路的電源變換器通過(guò)在變壓器副邊即同步整流端并聯(lián)三組開(kāi)關(guān)管，每組由兩只mos管組成，由此提高電流降額，增大電流；減小導(dǎo)通內(nèi)阻，提高效率；防止輸出端電壓倒掛。且在同步整流電路中加入同步整流驅(qū)動(dòng)控制器，以此對(duì)變壓器副邊輸出波形進(jìn)行整形，有利于開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；變壓器輸出端電流較弱，通過(guò)加入同步整流驅(qū)動(dòng)控制器進(jìn)行擴(kuò)流，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。
2、本專利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
3、本專利技術(shù)提供的一種微納衛(wèi)星載荷控制器電路，包括控制電路、電流采樣電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、氣閥驅(qū)動(dòng)電路以及吹閥驅(qū)動(dòng)電路，
4、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片u4、比較器u3、電阻r13~r17、電容c1~c5以及熔斷器f3~f4；所述電阻r13的一端連接供電電源正極，另一端連接電容c1的一端及比較器u3的反相端，電容c1的另一端接地，電阻r14的一端連接供電電源正極，另一端連接r15的一端及比較器u3的同相端，電阻r15的另一端接地，比較器u3的輸出端連接驅(qū)動(dòng)芯片u4的第7引腳，電阻r17的一端連接供電電源正極，另一端連接驅(qū)動(dòng)芯片u4的第5引腳，電阻r16的一端連接供電電源正極，另一端連接驅(qū)動(dòng)芯片u4的第6引腳，熔斷器f3的一端連接供電電源正極及熔斷器f4的一端，另一端連接驅(qū)動(dòng)芯片u4的第15、16引腳，熔斷器f4的另一端連接熔斷器f3的一端及驅(qū)動(dòng)芯片u4的第15、16引腳，驅(qū)動(dòng)芯片u4的第15、16引腳同時(shí)連接電容c3的一端及電容c4的一端，電容c3的另一端連接電容c2的一端，電容c2的另一端接地，電容c4的另一端連接電容c5的一端，電容c5的另一端連接驅(qū)動(dòng)芯片u4的第12、13引腳，驅(qū)動(dòng)芯片u4的第12、13引腳同時(shí)連接采樣電路的電機(jī)采樣端，驅(qū)動(dòng)芯片u4的第1引腳與pwmbh1信號(hào)端連接，第2引腳與pwmbl1信號(hào)端連接，第3引腳與pwmal1信號(hào)端連接，第4引腳與pwmah1信號(hào)端連接，第8引腳與pwmcl1信號(hào)端連接，第9引腳與pwmch1信號(hào)端連接；
5、所述氣閥驅(qū)動(dòng)電路包括第一p管驅(qū)動(dòng)電路、mos管v1、二極管d1~d2以及氣閥；第一p管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接輸入信號(hào)qd1，第一p管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接mos管v1的柵極，mos管v1的漏極連接供電電源正極，mos管v1的源極連接二極管d1的陰極，二極管d1的陽(yáng)極連接二極管d2的陰極，二極管d2的陽(yáng)極連接采樣電路的氣閥采樣端，mos管v1的漏極連接氣閥的一端，氣閥的另一端連接二極管d2的陽(yáng)極；
6、所述吹閥驅(qū)動(dòng)電路包括第二p管驅(qū)動(dòng)電路、mos管v2、二極管d1~d2以及吹閥；第二p管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接輸入本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：包括控制電路、電流采樣電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、氣閥驅(qū)動(dòng)電路以及吹閥驅(qū)動(dòng)電路，
2.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：所述控制電路通過(guò)FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括陶瓷驅(qū)動(dòng)電路，所述陶瓷驅(qū)動(dòng)電路包括第三P管驅(qū)動(dòng)電路、N管驅(qū)動(dòng)電路、MOS管V3~V4、電阻R19~R20以及壓電陶瓷；所述控制電路還設(shè)有輸出端QD3、QD4，所述輸出端QD3、QD4分別連接輸出信號(hào)QD3、QD4；
4.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括濾波電路，所述濾波電路設(shè)置于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)氣閥驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和抗干擾。
5.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括通訊電路，所述通訊電路與控制電路連接，對(duì)控制電路輸入控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括電源轉(zhuǎn)換電路，所述電源轉(zhuǎn)換電路為多個(gè)，
7.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括短路保護(hù)電路，所述短路保護(hù)電路為多個(gè)，分別設(shè)置于控制電路、電流采樣電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、氣閥驅(qū)動(dòng)電路以及吹閥驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端。
8.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括浪涌電流抑制電路，所述浪涌電流抑制電路為多個(gè)，分別設(shè)置于控制電路、電流采樣電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、氣閥驅(qū)動(dòng)電路以及吹閥驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：包括控制電路、電流采樣電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、氣閥驅(qū)動(dòng)電路以及吹閥驅(qū)動(dòng)電路，
2.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：所述控制電路通過(guò)fpga現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括陶瓷驅(qū)動(dòng)電路，所述陶瓷驅(qū)動(dòng)電路包括第三p管驅(qū)動(dòng)電路、n管驅(qū)動(dòng)電路、mos管v3~v4、電阻r19~r20以及壓電陶瓷；所述控制電路還設(shè)有輸出端qd3、qd4，所述輸出端qd3、qd4分別連接輸出信號(hào)qd3、qd4；
4.如權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星載荷控制器電路，其特征在于：還包括濾波電路，所述濾波電路設(shè)置于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)氣閥驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和抗干擾。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：湯勝林，張曉軍，劉興中，朱向東，陳鵬飛，黃鋆，馮建暢，吳林龍，尚冬琴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：貴州航天林泉電機(jī)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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