一种卫星电源控制器的内总线系统技术方案

本发明专利技术针对卫星电源控制器模块化设计需求建立的卫星电源控制器内总线系统，采用全双工同步串行通信方式，主、备冗余设计，实现分布式遥测遥控，有利于电源控制器功率扩展、功能扩展和智能化，主要应用于卫星大功率电源控制器及其他需要遥测遥控单元的高可靠性航天类产品。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术针对卫星电源控制器模块化设计需求建立的卫星电源控制器内总线系统，采用全双工同步串行通信方式，主、备冗余设计，实现分布式遥测遥控，有利于电源控制器功率扩展、功能扩展和智能化，主要应用于卫星大功率电源控制器及其他需要遥测遥控单元的高可靠性航天类产品。【专利说明】 —种卫星电源控制器的内总线系统
本专利技术涉及卫星电源控制器领域，特别涉及一种卫星电源控制器的内总线系统。
技术介绍
全调节母线的电源控制器rcu在卫星供配电系统所起的作用相当重要，无论卫星处于光照区还是地影区，功率调节系统都使母线电压恒定在某一额定值。即由统一的MEA母线误差放大信号对电源分系统实现统一管理。当太阳电池阵的输出功率满足不了负载需要时，母线电压由放电调节器BDR调节，向输出母线提供功率；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，母线电压由充电调节器BCR调节；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S3R来调节。由MEA对BDR，BCR, S3R进行调度，通过三域控制，达到稳定母线电压的目的，示意图如附图1所示。在P⑶系统中BDR，BCR, S3R都被等效为压控电流源，在MEA调度下为滤波电容充放电进而稳定母线电压。 根据以上原理，传统的P⑶产品一般采用集中式供电设计，如图2所示，包括分流调节器S3R、充电调节器BCR、放电调节器BDR、电容阵CAP、连接器单元CONN、遥测遥控单元TMTC共6种模块。各模块的功率端口通过汇流条进行互联，包括功率地RTN、母线正极VBUS、蓄电池I正极VBAT1、蓄电池2正极VBAT2共4根汇流条(PRTN是P⑶功率地汇流条，VBATl是电池I的正极汇流条，VBAT2是电池2的正极汇流条，VBUS是P⑶母线汇流条)。这4根汇流条与各模块的功率端口连接，并通过连接器单元CONN与南太阳阵SA1、北太阳阵SA2、南蓄电池BATl、北蓄电池BATl、整星负载LOAD、整星地GND连接到一起。TMTC是PCU的遥测遥控单元，实现对整机各模块的遥测遥控，还包含主误差放大器MEA功能、电池管理BCM功能及母线过压保护等功能。根据附图2中P⑶设计，TMTC也采用集中遥测遥控设计，S3R、BCR、BDR、C0NN各模块的遥测遥控信号通过离散形式连接到TMTC_N和TMTC_R1、备两个模块。 但随着卫星有效载荷功率需求不断提升，PCU功率密度和整机复杂程度越来越高。PCU的模块数量增加，并且随着卫星供配电系统的不断发展与技术进步，对PCU提出了更高的要求，功能扩展与智能化的技术要求越来越高，遥测量与遥控指令相应增加，PCU整机遥测遥控系统也越来越复杂。面对新的需求，P⑶产品设计理念也正在发生重大改进，附图3是采用分布式供电方案的一种PCU产品设计，按照附图1所示的原理，把BCR和BDR合成一个单元B⑶R，S3R则被分成几个分立的单元，每个S3R模块与2个B⑶R模块组成一个独立的单元PSR，每个PSR都可以看成是按照图1组成的一个独立的供电系统，与蓄电池BAT、太阳阵SA和整星负载LOAD独立连接，母线电容阵CAP和遥测遥控单元TMTC是共用的，为适应可能出现的各PSR模块负载LOAD输出不均衡的情况，各PSR模块的母线BUS通过背板连接到一起。 传统的集中式的遥测遥控方式，各模块的遥测遥控信号通过离散形式连接到TMTC单元，不仅造成TMTC过于复杂，而且由于模块间互联信号数量众多，EMC特性和可靠性难以保证。
技术实现思路
PCU分布式供电系统这种新的体系架构取消了产品中汇流条设计，模块化设计思想更加突出，功率密度得到大的提升。本专利技术针对新的产品架构，提出了一种卫星PCU的内总线系统，实现分布式遥测遥控系统，有利于产品功率扩展、功能扩展和智能化。 为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案:一种卫星电源控制器P⑶的内总线系统，所述P⑶采用分布式供电方案，P⑶分布式遥测遥控以电源调节器RSR为基本单元实现，所述内总线系统称之为IPBUS:1nter PSR BUS ；所述内总线系统包括主站、从站、总线和端电阻；遥测遥控单元TMTC内部包括的主、备两个内总线主站，用于对所述PCU内部各模块的指令输出和遥测采集；每个分流调节器S3R模块包括主、备两个内总线从站，分别用于接收TMTC单元从主、备内总线输出的指令数据，每个S3R模块的内总线从站可实现对S3R模块和2个B⑶R模块的控制和遥测采集，并将遥测数据上传至TMTC单元，其中，B⑶R模块兼备充电调节器BCR和放电调节器BDR功能。 进一步地，所述PSR包括一个S3R模块与2个B⑶R模块。 进一步地，所述TMTC单元采用冷备份工作模式，正常情况下两个TMTC主备单元仅有一个单元处于开机状态，其对应的内总线主站和从站也处于开机状态。 进一步地，所述内总线主站MST可以采用FPGA实现，内总线从站PSST、TSST可以采用专用ASIC实现，其中，PSST实现PSR单元的遥测遥控，TSST实现TMTC单元自身的遥测遥控。 进一步地，所述TMTC单元接收到1553B总线输入的控制指令后，经过指令解析转换为IPBUS控制指令，由内总线从站PSST和TSST完成指令执行，同时PSST和TSST通过状态量和模拟量采集接口完成对S3R模块、2个BCDR模块及TMTC单元的状态遥测和模拟量遥测后，由所述IPBUS输出至TMTC单元，经TMTC单元组帧后通过1553B总线接口上传。 进一步地，所述内总线系统采用一主多从的通信模式，可以基于低电压差分信号LVDS实现，包括CLK、CMD和DATA三对差分信号，其中，DATA的传输方向为从S3R->TMTC，CLK和CMD传输方向为从TMTC->S3R。 进一步地，所述内总线系统采用全双工同步串行总线；当CLK为I时，CMD上升沿定义为起始条件；iCLK为I时，CMD下降沿定义为停止条件；通信过程中，主站控制CMD状态在CLK为O时发生变化，从站在CLK下降沿之后读取总线信号CMD数据；从站控制DATA在CLK上升沿之后发生变化，主站在CLK下降沿之后读取总线信号DATA数据；总线空闲状态CLK为1，CMD为零，DATA为高阻态；主站发送的16位指令码包括从站地址、标志码、和指令参数三个字段；从站平时处于高阻状态，当起始条件发生后并且接受完指令后，从站判断从站地址、校验位是否正确，然后判断标志码和指令参数，如果为遥控指令，从站执行相应的动作，如果为遥测指令，从站占用DATA总线，开始上传数据及校验位，停止条件发生后，从站释放DATA总线，恢复高阻状态。 本专利技术的有益效果是:本专利技术针对卫星电源控制器模块化设计需求，建立的卫星电源控制器内总线系统采用全双工同步串行通信方式，主、备冗余设计，实现分布式遥测遥控，有利于电源控制器功率扩展、功能扩展和智能化，主要应用于卫星大功率电源控制器及其他需要遥测遥控单元的高可靠性航天类产品。 【专利附图】【附图说明】 图1是现有技术中的全调节母线的电源控制器的结构框图；图2是传统的电源控制器的集中式供电示意图；图3是传统的电源控制器的分布式供电示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星电源控制器PCU的内总线系统，所述PCU采用分布式供电方案，PCU分布式遥测遥控以电源调节器RSR为基本单元实现，所述内总线系统称之为IPBUS：Inter PSR BUS，其特征在于：所述内总线系统包括主站、从站、总线和端电阻；遥测遥控单元TMTC内部包括的主、备两个内总线主站，用于对所述PCU内部各模块的指令输出和遥测采集；每个分流调节器S3R模块包括主、备两个内总线从站，分别用于接收TMTC单元从主、备内总线输出的指令数据，每个S3R模块的内总线从站可实现对S3R模块和2个BCDR模块的控制和遥测采集，并将遥测数据上传至TMTC单元，其中，BCDR模块兼备充电调节器BCR和放电调节器BDR功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，单文锋，
申请(专利权)人：深圳市航天新源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44