一种航天器用100V电压的S4R电路的制作方法

一种航天器用100v电压的s4r电路
技术领域
1.本发明属于卫星供电设备技术领域，具体涉及一种航天器用100v电压的s4r电路。


背景技术：

2.随着卫星技术的发展进步，部分低轨卫星尝试将多项功能集中在同一颗卫星上，使其能够同时完成多项不同的在轨任务。这一类卫星有着更高的能源需求，功率较大的已达到近万瓦。
3.传统低轨卫星的一次母线电压一般为42v或30v，无法满足上述功率需求。为了提供更大的输出功率，卫星电源系统一方面提高星上供电通路载流能力，另一方面提高母线电压至100v量级。由于现有的s4r电路无法适应100v供电电压，需要设计能够适应100v供电电压的s4r及其控制电路。
4.此外，现有的s4r电路通常使用熔断器用来防止分流管短路造成的太阳电池阵的能量损失，而航天用熔断器无法满足100v母线的降额需求，若s4r电路发生故障很可能无法通过熔断器熔断来保护电路。因此100v电压的s4r电路需要采取其他措施替代熔断器的保护功能，在s4r电路发生故障时能断开s4r电路的功率回路，避免因s4r电路故障导致的太阳电池阵的能量损失。


技术实现要素：

5.本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种航天器用100v电压的s4r电路，能够满足大功率卫星对100v主母线的可靠性需求，为大功率卫星电源系统提供一条高可靠、大功率的100v主母线。
6.本发明的目的是提供一种航天器用100v电压的s4r电路，包括分流管、保护管、充电管、控制充电管工作状态的bea，控制分流管工作状态的mea；其中：太阳电池阵的正极依次通过第一二极管与100v母线正连接；太阳电池阵的正极依次通过分流管、保护管接地与太阳电池阵的负极连接；太阳电池阵的正极依次通过第三二极管、充电开关与蓄电池组的正极连接；所述保护管连接有第一驱动电路；第二驱动电路分别与分流管、充电管、bea和mea连接。
7.优选地，所述充电开关两端连接有反向充电二极管。
8.优选地，所述第一驱动电路包括九号三极管和继电器；其中：九号三极管的c极连接+12v电源，+12v电源通过十一号限流电阻与九号三极管的b极连接，九号三极管的b极通过继电器接地，九号三极管的e极通过十二号限流电阻接地；九号三极管的e极通过十三号限流电阻连接保护管。
9.优选地，所述第二驱动电路包括一号比较器和二号比较器；其中：一号比较器的输入端子连接一号基准电压信号和mea信号；二号比较器的输入端子连接二号基准电压信号和bea信号；一号比较器的输出端子连接一号三极管的b极；一号比较器的输出端子连接二号三极管的b极；一号三极管的c极和二号三极管的c极均连接+12v电源，一号三极管的e极
通过四号电阻连接三号三极管的b极；二号三极管的e极通过七号电阻连接四号三极管的b极，二号三极管的e极通过八号电阻连接七号三极管的b极、八号三极管的b极，一号三极管的e极连接五号三极管的b极；五号三极管的c极连接六号三极管的b极；五号三极管的e极、六号三极管的e极和八号三极管的e极接地；六号三极管的c极连接七号三极管的b极；四号三极管的e极接地，三号三极管的e极接地通过五号电阻接地；三号三极管的e极接地通过六号电阻连接分流管；七号三极管的c极通过九号电阻连接充电管；七号三极管的e极和八号三极管的c极通过十号电阻连接充电管。
10.优选地，所述分流管为分流用nmos管，所述充电管为充电用pmos管。
11.本发明具有的优点和积极效果是：
12.本发明包含独立开关(保护管)的s4r电路，可以在分流管短路后断开独立开关(保护管)，避免太阳电池阵的能量损失，所述输入开关可由外部指令控制接通或断开。所述s4r电路多级热备份使用，任一路所述s4r电路的分流管短路后不影响整星的用电需求。
附图说明
13.图1是本发明优选实施例的电路图；
14.图2为本发明优选实施例中第一驱动电路的电路图；
15.图3为本发明优选实施例中第二驱动电路的电路图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.请参阅图1，一种航天器用100v电压的s4r电路，包括分流管q1、保护管q2、充电管q3、控制充电管q3工作状态的bea，控制分流管q1工作状态的mea；其中：太阳电池阵的正极依次通过第一二极管(d1、d2)与100v母线正连接；太阳电池阵的正极依次通过分流管q1、保护管q2接地与太阳电池阵的负极连接；太阳电池阵的正极依次通过第三二极管d3、充电开关与蓄电池组的正极连接；所述保护管q2连接有第一驱动电路；第二驱动电路分别与分流管q1、充电管q3、bea和mea连接。
18.所述充电开关两端连接有反向充电二极管d5。
19.如图1所示，s4r电路采用多路互为热备份、允许任意一路失效的可靠性设计，若任一路所述s4r电路发生故障，发送保护管断开指令后，不影响太阳电池阵的总输出功率，仍满足星上100v主母线的用电需求。
20.请参阅图2，所述第一驱动电路包括九号三极管t9和继电器；其中：九号三极管t9的c极连接+12v电源，+12v电源通过十一号限流电阻与九号三极管t9的b极连接，九号三极管t9的b极通过继电器接地，九号三极管t9的e极通过十二号限流电阻接地；九号三极管t9的e极通过十三号限流电阻连接保护管。
21.请参阅图3，所述第二驱动电路包括一号比较器u1和二号比较器u2；其中：一号比较器u1的输入端子连接一号基准电压信号和mea信号；二号比较器u2的输入端子连接二号
基准电压信号和bea信号；一号比较器u1的输出端子连接一号三极管t1的b极；一号比较器的输出端子连接二号三极管t2的b极；一号三极管t1的c极和二号三极管t2的c极均连接+12v电源，一号三极管t1的e极通过四号电阻r4连接三号三极管t3的b极；二号三极管t2的e极通过七号电阻r7连接四号三极管t4的b极，二号三极管t2的e极通过八号电阻r8连接七号三极管t7的b极、八号三极管t8的b极，一号三极管t1的e极连接五号三极管t5的b极；五号三极管t5的c极连接六号三极管的b极；五号三极管t5的e极、六号三极管t6的e极和八号三极管t8的e极接地；六号三极管t6的c极连接七号三极管的b极；四号三极管t4的e极接地，三号三极管t3的e极接地通过五号电阻r5接地；三号三极管t3的e极接地通过六号电阻r6连接分流管；七号三极管t7的c极通过九号电阻r9连接充电管；七号三极管t7的e极和八号三极管t8的c极通过十号电阻r10连接充电管。
22.图3中输入端为太阳电池阵，输出端为100v母线正和蓄电池组正。利用s4r技术设计的电源控制单元，也是s4r电路的基本组成模块。q1为分流用nmos管，q3为充电用pmos管，耐压均为200v，满足电流、电压和抗辐照的降额设计。功率管q1、q3是通过限频开关驱动，而q1和q3的导通和截止是由mea和bea信号决定，当mea信号小于vref1时，太阳电池阵通过d1和d2向100v母线供电，且q3截止，充电回路截止,对电池不充电；当mea信号大于vref1，该级太阳电池阵处于分流状态，q1处于导通；当需要该级太阳电池阵充电时，bae信号大于vref2，控制q3导通，对电池组充电，同时控制q1截止不分流，该级太阳电池阵经q3对电池充电。s4r电路的控制逻辑如表1所示：
23.表1为控制逻辑状态表
[0024][0025]
降压电路具有分流保护功能，该功能由保护管q2的通断状态实现。q2的控制电路如图2所示，外部指令通过控制继电器的通和断来控制q2的导通和截止。
[0026]
在实际应用中为了防止mos管短路失效造成太阳电池阵功率损失一级，从而导致整星工作模式受限。采用分流管和保护管双串的形式，其中q2作为分流保护管，处于长期接通状态，当另一个分流管q1出现短路时，通过指令调整其到截止状态，使分流回路断开，该级太阳电池阵的输出功率则只能通过d1和d2到100v母线供卫星的负载使用，避免了太阳电池阵的功率损失。
[0027]
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种航天器用100v电压的s4r电路，其特征在于，包括分流管、保护管、充电管、控制充电管工作状态的bea，控制分流管工作状态的mea；其中：太阳电池阵的正极依次通过第一二极管与100v母线正连接；太阳电池阵的正极依次通过分流管、保护管接地与太阳电池阵的负极连接；太阳电池阵的正极依次通过第三二极管、充电开关与蓄电池组的正极连接；所述保护管连接有第一驱动电路；第二驱动电路分别与分流管、充电管、bea和mea连接。2.根据权利要求1所述航天器用100v电压的s4r电路，其特征在于，所述充电开关两端连接有反向充电二极管。3.根据权利要求1所述航天器用100v电压的s4r电路，其特征在于，所述第一驱动电路包括九号三极管和继电器；其中：九号三极管的c极连接+12v电源，+12v电源通过十一号限流电阻与九号三极管的b极连接，九号三极管的b极通过继电器接地，九号三极管的e极通过十二号限流电阻接地；九号三极管的e极通过十三号限流电阻连接保护管。4.根据权利要求1所述航天器用100v电压的s4r电路，其特征在于，所述第二驱动电路包括一号比较器和二号比较器；其中：一号比较器的输入端子连接一号基准电压信号和mea信号；二号比较器的输入端子连接二号基准电压信号和bea信号；一号比较器的输出端子连接一号三极管的b极；一号比较器的输出端子连接二号三极管的b极；一号三极管的c极和二号三极管的c极均连接+12v电源，一号三极管的e极通过四号电阻连接三号三极管的b极；二号三极管的e极通过七号电阻连接四号三极管的b极，二号三极管的e极通过八号电阻连接七号三极管的b极、八号三极管的b极，一号三极管的e极连接五号三极管的b极；五号三极管的c极连接六号三极管的b极；五号三极管的e极、六号三极管的e极和八号三极管的e极接地；六号三极管的c极连接七号三极管的b极；四号三极管的e极接地，三号三极管的e极接地通过五号电阻接地；三号三极管的e极接地通过六号电阻连接分流管；七号三极管的c极通过九号电阻连接充电管；七号三极管的e极和八号三极管的c极通过十号电阻连接充电管。5.根据权利要求1所述航天器用100v电压的s4r电路，其特征在于，所述分流管为分流用nmos管，所述充电管为充电用pmos管。

技术总结
本发明公开了一种航天器用100V电压的S4R电路，属于卫星供电设备技术领域，其特征在于，包括分流管、保护管、充电管、控制充电管工作状态的BEA，控制分流管工作状态的MEA；其中：太阳电池阵的正极依次通过第一二极管与100V母线正连接；太阳电池阵的正极依次通过分流管、保护管接地与太阳电池阵的负极连接；太阳电池阵的正极依次通过第三二极管、充电开关与蓄电池组的正极连接；所述保护管连接有第一驱动电路；第二驱动电路分别与分流管、充电管、BEA和MEA连接。本发明能够满足大功率卫星对100V主母线的可靠性需求，为大功率卫星电源系统提供一条高可靠、大功率的100V主母线。大功率的100V主母线。大功率的100V主母线。


技术研发人员：杨哲 白皓 黄晓 陈杏娜 王耀庆
受保护的技术使用者：中电科蓝天科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/10/8