一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路，该电路包括：超级电容充电电路，用于超级电容的充电和保护；自动放电电路，用于监测超级电容充电电路的电压，在电压达到阈值时，自动放电，驱动制动帆烧线电路；ADC采集电路，用于采集PWM输出控制电路输入端的电压值、输出端的电流值，以及超级电容充电电路输入端的电压值；PWM输出控制电路，用于接收PWM方波信号，根据采集到的电流电压信息，调节母线电压的大小，为超级电容充电电路充电；执行放电命令，改变超级电容充电电路的电压，触发自动放电电路放电。综上，本发明专利技术可自主调节母线电压，提供了更多的电压选择，增大了应用的普适性，且放电采用硬件触发控制，且可循环放电，增强了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路
本专利技术属于立方星控制
，特别涉及一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路。
技术介绍
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、试验成为可能。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，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。制动帆是当前应用较广泛的立方星离轨装置之一，该离轨装置的电路系统，可以初步做到自主供电计时，但供电电路中采用普通的DC-DC稳压模块及电容保护模块，不能够做到自主调节母线电压；且通过软件输出高电平检测控制超级电容放电的方法可靠性较低，且不能做到循环放电。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有可支持循环放电、普适性广、可靠性高等特点的应用于立方星制动帆供电与控制电路。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种应用于立方星制动帆的供电与控制电路，所述电路包括：供电电路和控制电路；其中，供电电路包括：超级电容充电电路，用于对超级电容进行充电和保护；自动放电电路，用于监测超级电容充电电路的电压，在电压达到预设的阈值时，自动放电，驱动制动帆烧线电路；其中，控制电路，包括：ADC采集电路，用于采集PWM输出控制电路输入端的电压值、输出端的电流值，以及超级电容充电电路输入端的电压值，并反馈给主控芯片；PWM输出控制电路，用于接收PWM方波信号，根据ADC采集电路采集到的电流电压信息，调节母线电压的大小，为超级电容充电电路充电；执行放电命令，改变超级电容充电电路的电压，触发自动放电电路放电。进一步地，所述超级电容充电电路包括第二集成BW6101芯片、第三集成BW6101芯片、第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二超级电容和第九超级电容；所述第一二极管、第二二极管的正负极相并联，其中正极连接PWM输出控制电路的输出端，负极通过依次串联的第六电阻、第七电阻连接第二集成BW6101芯片的第一引脚；所述第二集成BW6101芯片的第一引脚通过第三电阻连接其第三引脚，同时第一引脚还通过第二超级电容连接其第二引脚和第三集成BW6101芯片的第一引脚，其中第二集成BW6101芯片的第一引脚连接第二超级电容的正极；所述第二集成BW6101芯片的第五引脚通过第二电阻连接其第二引脚；所述第三集成BW6101芯片的第一引脚通过第五电阻连接其第三引脚，同时通过第九超级电容接地；所述第三集成BW6101芯片的第二引脚接地，第五引脚通过第四电阻接地。进一步地，所述自动放电电路包括第五集成ADR381ARTZ芯片、施密特触发器、第一电阻、第八电阻、第十一电阻、第十三电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第三PMOS管和第四NMOS管；所述第五集成ADR381ARTZ芯片的第三引脚接地，第一引脚连接VCC的同时分别通过第十二电容、第十三电容接地，第二引脚通过第十一电容接地，同时连接施密特触发器的第二引脚；所述施密特触发器的第三引脚通过依次串联的第十三电阻、第十一电阻连接所述第二超级电容的正极，该第三引脚还通过依次串联的第十五电阻、第十六电阻接地；所述施密特触发器的V+接VCC5V，V-接GND；所述施密特触发器的第一引脚通过第八电阻连接其第三引脚，还连接第四NMOS管的G端；所述第四NMOS管的S端接地，D端通过第一电阻连接第三PMOS管的S端和所述第二超级电容的正极；所述第三PMOS管的G端连接第一电阻和第四NMOS管D端的公共端；所述第三PMOS管的D端作为输出，与制动帆烧线电路连接。进一步地，所述PWM输出控制电路包括第一PMOS管、第二NMOS管、第十二电阻、第十四电阻、第三二极管、第一超级电容、第四超级电容、第五电容和第一电感；所述第二NMOS管的S端接地，G端接PWM输入，D端通过依次串联的第十四电阻、第十二电阻连接VCC；所述第一PMOS管的G端连接第十二电阻和第十四电阻的公共端，S端连接VCC和第一超级电容的正极，第一超级电容的负极接地，D端连接第三二极管的负极，第三二极管的正极接地，同时D端通过第一电感连接所述第一二极管的正极，第一电感和第一二极管正极的公共端分别通过第五电容、第四超级电容接地，其中第四超级电容的负极接地。进一步地，所述ADC采集电路包括第一集成AD7928芯片、第十一集成MAX9938TEUK+芯片，第五运算放大器、第十九运算放大器、第二十一运算放大器、第九电阻、第十电阻、第四十八电阻、第四十九电阻、第五十四电阻、第五十七电阻、第三电容、第六电容、第七电容、第八电容、第十电容、第二十一电容、第二十五电容和第三十五电容；所述第一集成AD7928芯片的第四、八、九、十、十七、二十引脚均接地，第五、六引脚均连接VCC3.3V，且均分别通过第三电容、第六电容接地，第七引脚连接所述施密特触发器的第二引脚，第十一、十二、十三引脚相短接，第十九引脚连接VCC3.3V，且分别通过第七电容、第八电容接地，第一、二、三、十八引脚分别连接主控芯片的SCLK、DIN、CS和DOUT端；所述第十一集成MAX9938TEUK+芯片的第四引脚、第五引脚分别连接第六电阻和第七电阻的公共端、第六电阻和第一二极管的公共端，第一和第二引脚均接地，第二引脚与第三引脚之间跨接第二十一电容，且第三引脚通过依次串联的第五十四电阻、第五十七电阻接地；所述第二十一运算放大器的第三引脚连接第五十四电阻和第五十七电阻的公共端，同时通过第三十五电容接地，第五引脚连接VCC，第二引脚接地，第四引脚连接第一引脚和第一集成AD7928芯片的第十五引脚；所述第十九运算放大器的第三引脚通过第四十八电阻连接所述第一超级电容的正极，还通过相并联的第四十九电阻和第二十五电容接地，第五引脚连接VCC，第二引脚接地，第四引脚连接第一引脚和第一集成AD7928芯片的第十六引脚；所述第五运算放大器的第三引脚通过第九电阻连接所述第二超级电容的正极，还通过相并联的第十电阻和第十电容接地，第五引脚连接VCC，第二引脚接地，第四引脚连接第一引脚和第一集成AD7928芯片的第十四引脚。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术能够检测母线的电压电流，可以根据不同的需求自主调节母线电压的大小，相比较传统的DC-DC稳压，提供了更多的电压选择，增大了应用的普适性；2)本专利技术利用施密特触发器做到自主放电，相比较传统电路程序控制，通过硬件触发控制，增强了可靠性，且可支持循环放电。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为一个实施例中超级电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，所述电路包括：供电电路和控制电路；/n其中，供电电路包括：/n超级电容充电电路，用于对超级电容进行充电和保护；/n自动放电电路，用于监测超级电容充电电路的电压，在电压达到预设的阈值时，自动放电，驱动制动帆烧线电路；/n其中，控制电路，包括：/nADC采集电路，用于采集PWM输出控制电路输入端的电压值、输出端的电流值，以及超级电容充电电路输入端的电压值，并反馈给主控芯片；/nPWM输出控制电路，用于接收PWM方波信号，根据ADC采集电路采集到的电流电压信息，调节母线电压的大小，为超级电容充电电路充电；执行放电命令，改变超级电容充电电路的电压，触发自动放电电路放电。/n

【技术特征摘要】
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，所述电路包括：供电电路和控制电路；
其中，供电电路包括：
超级电容充电电路，用于对超级电容进行充电和保护；
自动放电电路，用于监测超级电容充电电路的电压，在电压达到预设的阈值时，自动放电，驱动制动帆烧线电路；
其中，控制电路，包括：
ADC采集电路，用于采集PWM输出控制电路输入端的电压值、输出端的电流值，以及超级电容充电电路输入端的电压值，并反馈给主控芯片；
PWM输出控制电路，用于接收PWM方波信号，根据ADC采集电路采集到的电流电压信息，调节母线电压的大小，为超级电容充电电路充电；执行放电命令，改变超级电容充电电路的电压，触发自动放电电路放电。


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，所述超级电容充电电路包括第二集成BW6101芯片(U2)、第三集成BW6101芯片(U3)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第二超级电容(C2)和第九超级电容(C9)；所述第一二极管(D1)、第二二极管(D2)的正负极相并联，其中正极连接PWM输出控制电路的输出端，负极通过依次串联的第六电阻(R6)、第七电阻(R7)连接第二集成BW6101芯片(U2)的第一引脚；所述第二集成BW6101芯片(U2)的第一引脚通过第三电阻(R3)连接其第三引脚，同时第一引脚还通过第二超级电容(C2)连接其第二引脚和第三集成BW6101芯片(U3)的第一引脚，其中第二集成BW6101芯片(U2)的第一引脚连接第二超级电容(C2)的正极；所述第二集成BW6101芯片(U2)的第五引脚通过第二电阻(R2)连接其第二引脚；所述第三集成BW6101芯片(U3)的第一引脚通过第五电阻(R5)连接其第三引脚，同时通过第九超级电容(C9)接地；所述第三集成BW6101芯片(U3)的第二引脚接地，第五引脚通过第四电阻(R4)接地。


3.根据权利要求1或2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，所述自动放电电路包括第五集成ADR381ARTZ芯片(U5)、施密特触发器(U4)、第一电阻(R1)、第八电阻(R8)、第十一电阻(R11)、第十三电阻(R13)、第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)、第十一电容(C11)、第十二电容(C12)、第十三电容(C13)、第三PMOS管(Q3)和第四NMOS管(Q4)；所述第五集成ADR381ARTZ芯片(U5)的第三引脚接地，第一引脚连接VCC的同时分别通过第十二电容(C12)、第十三电容(C13)接地，第二引脚通过第十一电容(C11)接地，同时连接施密特触发器(U4)的第二引脚；所述施密特触发器(U4)的第三引脚通过依次串联的第十三电阻(R13)、第十一电阻(R11)连接所述第二超级电容(C2)的正极，该第三引脚还通过依次串联的第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)接地；所述施密特触发器(U4)的V+接VCC5V，V-接GND；所述施密特触发器(U4)的第一引脚通过第八电阻(R8)连接其第三引脚，还连接第四NMOS管(Q4)的G端；所述第四NMOS管(Q4)的S端接地，D端通过第一电阻(R1)连接第三PMOS管(Q3)的S端和所述第二超级电容(C2)的正极；所述第三PMOS管(Q3)的G端连接第一电阻(R1)和第四NMOS管(Q4)D端的公共端；...

【专利技术属性】
技术研发人员：周航，黄跃，张翔，李佩亭，廖文和，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32