本实用新型专利技术公开了一种应用于立方星的电源供配电模块，包括3.3V转换器、5V转换器和电源分配单元，3.3V转换器和5V转换器并联后与电源分配单元连接，电源分配单元包括并联的3.3V保护输出电路、5V保护输出电路和母线保护输出电路，3.3V保护输出电路与3.3V转换器连接，5V保护输出电路和5V转换器连接，母线保护输出电路与母线连接。本实用新型专利技术具有体积小、功能集成度高、链路的能量损失很小的特点，解决了立方星负载设备对于高可靠性、高性能、高集成化的电源供电需求。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于立方星电源分系统领域，特别是一种应用于立方星的电源供配电模块。
技术介绍
近年来，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，人造卫星逐渐向小型化和集成化方向发展，尤其是低成本、高功能密度的立方星的兴起，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、试验成为可能。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参与到立方星的研制中来。美国和欧洲已发射大量立方星。电源系统作为立方星重要分系统，其任务是要保证在轨能够向整星提供安全可靠的供电，但受限于体积和能源有限，电源系统应充分考虑高效、小体积设计方式，同时需要保证整星供电可靠性。立方星具有多个负载设备，当某一个负载出现瞬时短路情况，若不对其采取关断隔离措施，会造成器件损坏，甚至过热脱落；若是多个负载直接接在同一个稳压转换器输出，短路设备会拉低稳压输出，造成稳压元件过流或损坏，其他设备不能正常工作。因此对于星上负载供电必须串联保护电路，防止单点故障对其他设备的影响。传统微小卫星电源供配电电路使用继电器和熔断器配合的配电方实，然而这种方式由于继电器体积过大和熔断器的不可恢复性，不适用于立方星电源系统设计。金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor,MOSFET)由于体积小，可通过较大电流，易于控制等特点非常适用于立方星配电电路的实现，可以实现立方星电源供配电设计的高度集成化和高可靠性的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种应用于立方星的电源供配电模块，具有体积小、功能集成度高、链路的能量损失很小的特点，解决了立方星负载设备对于高可靠性、高性能、高集成化的电源供电需求。实现本技术目的的技术解决方案为：一种应用于立方星的电源供配电模块，包括3.3V转换器、5V转换器和电源分配单元，3.3V转换器和5V转换器并联后与电源分配单元连接，电源分配单元包括并联的3.3V保护输出电路、5V保护输出电路和母线保护输出电路，3.3V保护输出电路与3.3V转换器连接，5V保护输出电路和5V转换器连接，母线保护输出电路与母线连接。所述3.3V转换器和5V转换器均采用第八集成芯片U8，输入端接入母线电压，配置两个可选电阻的阻值，所述3.3V转换器和5V转换器拓扑均为降压型，将母线电压转换为供外部负载使用的5V和3.3V电压，实现降压转换。所述转换器包括第八集成芯片U8、第二电感L2、第十九电容C19、第十七电容C17、第十八电容C18、第二十二电容C22、第二二极管D2、第三十四电阻R34、第二十电容C20、第二十一电容C21、第三十二电阻R32和第三十三电阻R33；第十七电容C17和第十八电容C18并联接地滤波，第二十电容C20和第二十一电容C21并联接地并与第二电感L2组成低通滤波器，第三十二电阻R32和第三十三电阻R33串联分压，第二十二电容C22接地实现软启动，第三十四电阻R34实现过流保护。所述3.3V保护输出电路和5V保护输出电路均采用内部集成MOSFET管的限流保护器件，导通电阻小，当负载短路、电流大于设定值或结点温度过高时，内部逻辑电路通过控制集成MOS管栅极断开负载，防止对其他负载供电造成影响，同时器件能够发出错误信号，可用来通知MCU。所述3.3V保护输出电路包括第四集成限流保护芯片U4、第十一电阻R11、第八电容C8、第九电阻R9、第三电阻R3、第八电阻R8、第六电容C6和数据采集电路，焊接第十一电阻R11使得该路输出为3.3V，第九电阻R9和第三电阻R3串联分压，第八电容C8接地滤波，第八电阻R8选用阻值为25K使得3.3V保护输出电路限流1A，第六电容C6接地滤波。5V保护输出电路包括第四集成限流保护芯片U4、第十二电阻R12、第八电容C8、第九电阻R9、第三电阻R3、第八电阻R8、第六电容C6和数据采集电路，焊接第十二电阻R12使得该路输出为5V，第九电阻R9和第三电阻R3串联分压，第八电容C8接地滤波，第八电阻R8选用阻值为25K使得5V保护输出电路限流1A。所述母线保护输出电路包括第六集成限流保护芯片U6、第十电容C10、第五十一电阻R51、第五十二电阻R52、第十三电阻R13和数据采集电路，第十电容C10接地滤波；第五十一电阻R51、第五十二电阻R52分别选取阻值430K和100K，实现输入电压低于6.4V时，第六集成限流保护芯片U6自动锁定功能；第十三电阻R13选取阻值5.1K，使得母线保护输出电路限流值为1A；所述数据采集电路包括第三电流检测放大芯片U3、第六电阻R6和第五电容C5；第六电阻R6串接在输出端与负载之间，第五电容C5接地滤波。本技术与现有技术相比，其显著优点：（1）本技术器件体积小、功能集成度高,只占用了电源控制板的一小部分，为其他功能模块提供了更多空间。（2）本技术实现了从太阳电池阵输出到负载供电整条链路的能量损失极小，提高了能源转换效率。（3）本技术供配电电路采用了高集成度的商用元器件，解决了传统继电器和熔断器结合的方式造成的体积过大和不可恢复性的问题，同时提高了输出保护的可靠性。（4）本技术满足了立方星各分系统的供电要求，供配电输出选择灵活方便，避免或减少单系统失效对其他系统造成影响。（5）本技术的研制成本低，所用器件均为市面上常见的商用器件，研制周期短，成本降低。下面结合附图对本技术作进一步详细描述。附图说明图1是本技术一种应用于立方星的电源供配电模块原理图。图2是本技术一种应用于立方星的电源供配电模块3.3V/5V转换器原理图。图3是本技术一种应用于立方星的电源供配电模块3.3V/5V保护输出电路原理图。图4是本技术一种应用于立方星的电源供配电模块母线保护输出电路原理图。具体实施方式结合图1-图4，一种应用于立方星的电源供配电模块，包括3.3V转换器、5V转换器和电源分配单元，3.3V转换器和5V转换器并联后与电源分配单元连接，电源分配单元包括并联的3.3V保护输出电路、5V保护输出电路和母线保护输出电路，3.3V保护输出电路与3.3V转换器连接，5V保护输出电路和5V转换器连接，母线保护输出电路与母线连接。结合图2，3.3V转换器和5V转换器均采用第八集成芯片U8（LM22679TJE-ADJ集成转换芯片），输入端接入母线电压（7.4V），配置两个可选电阻（第三十二电阻R32与第三十三电阻R33）的阻值，所述3.3V转换器和5V转换器拓扑均为降压型(Buck)，将母线电压转换为供外部负载使用的5V和3.3V电压，实现降压转换。3.3V转换器包括第八集成芯片U8、第二电感L2（HC9-220-R）、第十九电容C19（10nF）、第十七电容C17（22uF）、第十八电容C18（22uF）、第二十二电容C22（1uF）、第二二极管D2（MBRS540T3-D）、第三十四电阻R34（8.2K）、第二十电容C20（594D127X96R3C2T）、第二十一电容C21（594D127X96R3C2T）、第三十二电阻R32（1.1K）和第三十三电阻R33（1.8K）。第八集成芯片U8的第四引脚4（GND）接GND端；第八本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用于立方星的电源供配电模块，其特征在于：包括3.3V转换器、5V转换器和电源分配单元，3.3V转换器和5V转换器并联后与电源分配单元连接，电源分配单元包括并联的3.3V保护输出电路、5V保护输出电路和母线保护输出电路，3.3V保护输出电路与3.3V转换器连接，5V保护输出电路和5V转换器连接，母线保护输出电路与母线连接。
【技术特征摘要】
1.一种应用于立方星的电源供配电模块，其特征在于：包括3.3V转换器、5V转换器和电源分配单元，3.3V转换器和5V转换器并联后与电源分配单元连接，电源分配单元包括并联的3.3V保护输出电路、5V保护输出电路和母线保护输出电路，3.3V保护输出电路与3.3V转换器连接，5V保护输出电路和5V转换器连接，母线保护输出电路与母线连接。2.根据权利要求1所述的应用于立方星的电源供配电模块，其特征在于：所述3.3V转换器和5V转换器均采用第八集成芯片U8，输入端接入母线电压，配置两个可选电阻的阻值，所述3.3V转换器和5V转换器拓扑均为降压型，将母线电压转换为供外部负载使用的5V和3.3V电压，实现降压转换。3.根据权利要求2所述的应用于立方星的电源供配电模块，其特征在于：所述转换器包括第八集成芯片U8、第二电感L2、第十九电容C19、第十七电容C17、第十八电容C18、第二十二电容C22、第二二极管D2、第三十四电阻R34、第二十电容C20、第二十一电容C21、第三十二电阻R32和第三十三电阻R33；第十七电容C17和第十八电容C18并联接地滤波，第二十电容C20和第二十一电容C21并联接地并与第二电感L2组成低通滤波器，第三十二电阻R32和第三十三电阻R33串联分压，第二十二电容C22接地实现软启动，第三十四电阻R34实现过流保护。4.根据权利要求1所述的应用于立方星的电源供配电模块，其特征在于：所述3.3V保护输出电路和5V保护输出电路均采用内部集成MOSFET管的限流保护器件，导通电阻小，当负载短路、电流大于设定值或结点温度过高时，内部逻辑电路通过控制集成MOS管栅极断开负载，防止对其他负载供电造成影响，同时器件能够发出错误信号，可用来通知MCU。5.根据权利要求4所述的应用于立方星的电源供配电模块，其特征在于：所述3.3V保护输出电路包括第四集成限流保护芯片U4、第十一电阻R11、第八电容C8、第九电阻R9、...
【专利技术属性】
技术研发人员：马海宁，莫乾坤，廖文和，于永军，张翔，李日和，黄雨晨，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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