[發明專利]一種抗空間輻射微衛星電源系統

無效

• 申請號: 201410254164.7
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104022550A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李立欣;呂登魁;袁健華;萬桂斌;馮浩;申禮斌
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明屬于航天應用領域，涉及一種衛星電源，主要指一種應用于微衛星的抗空間輻射電源系統。

背景技術

目前，手機衛星(微衛星)作為一個相對較新的概念提出，正處于一個飛速發展階段。手機衛星最初是以降低衛星成本為目的而提出來的，其主要用于實現簡單的對地觀測功能，諸如美國在2010年啟動的Phonesat計劃，并于2013年成功發射的Phonesat1.0手機衛星及英國于2013年發射的型號為STRaND-1的手機衛星。國內關于手機衛星的研究還處于初始階段。現有的手機衛星電源系統主要是采用智能手機的原有電源管理系統，包括智能手機的CPU、電源管理芯片和操作系統的協同管理。低成本、易操作及超小體積是現階段手機衛星電源系統的主要特點，國內目前研究仍然處于萌芽狀態，暫無相關專利，發展空間巨大。而體積小，輸出穩定，續航時間長，抗空間輻射能力強等方面同樣是衡量手機衛星電源系統性能的重要因素。

具體來看，如美國發射的SPHERES手機衛星，其自身電源管理主要依靠安卓系統的Nexus?S手機的CPU，抗空間輻射性能較弱，這間接增加了手機衛星電源系統在空間環境可靠運行的難度，且SPHERES電源系統采用的是AA級電池，續航時間短，電解液易泄漏。NASA的型號為Phonesat1.0的手機衛星，用Nexus?One內裝的安卓操作系統接管手機衛星的電源管理功能，而在外太空環境中軟件的容錯性仍需進一步考證，且該電源系統不含太陽能充電模塊，使得手機電源系統的壽命急劇降低，影響整星的工作時間。現有的手機衛星電源系統無法兼具體積小、輸出穩定、續航時間長、抗空間輻射能力強等需求，為手機衛星電源系統乃至整顆手機衛星的正常工作帶來了困難。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種抗空間輻射微衛星電源系統，其可通過Flash型FPGA控制管理手機衛星電源系統，在實現手機衛星電源系統穩定高效輸出的同時，滿足抗輻射性能的要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括充電模塊、DC/DC模塊、FPGA控制模塊、電池電量采集模塊、FPGA供電模塊和鋰聚合物電池。太陽能電池通過充電模塊對鋰聚合物電池進行高效充電，電池電量采集模塊實時采集鋰聚合物電池的電量信息，送入FPGA控制模塊進行分析處理，鋰聚合物電池的輸出通過DC/DC模塊實現DC/DC變換后對外輸出，FPGA供電模塊將鋰聚合物電池的輸出轉換為適合FPGA控制模塊工作的電壓。所述的FPGA控制模塊同步管理充電模塊、DC/DC模塊和電池電量采集模塊。

所述FPGA控制模塊采用AGL125芯片。

所述FPGA控制模塊的內部數據采用三冗余設計，讀取內部數據時，若有一個冗余部分不同，則選取兩個相同的冗余部分作為正確的數據輸出，如果兩個冗余部分出現不同的錯誤，則對FPGA控制模塊進行復位。

所述FPGA控制模塊接收電池電量采集模塊采集的電量，與設定的門限值比較，當電量流失速度或流失量大于門限值時，FPGA控制模塊通過給DC/DC模塊提供使能信號，控制DC/DC工作狀態，進而控制鋰聚合物電池的對外輸出。

所述充電模塊采用恒流充電。

所述DC/DC模塊輸出1路5V和1路3.3V電壓，輸出端串接保險絲。

本發明的有益效果是：采用充電模塊將前端太陽能電池的輸出的寬范圍電壓轉換為可供鋰聚合物電池充電的電壓，并恒流對電池充電，提高充電效率；DC/DC模塊將從鋰聚合物電池輸出的電量變化為1路穩定的5V輸出和1路穩定的3.3V輸出，電流分別在500mA以上；電池電量采集模塊實時采集電池電量，并將采集的電量數據傳輸給FPGA，以便后續處理。FPGA控制模塊采用Flash型FPGA，具有較強的抗空間粒子輻射性能，同時在FPGA內部采取三模冗余設計，引入數據表決機制，最大限度降低粒子輻射帶來的影響。總體而言，本發明設計的抗空間輻射手機衛星電源系統，不僅具有體積小、充電效率高、續航時間長、自身消耗少、電量不易流失的特點，還能為手機衛星中2個其它子系統供電，且輸出穩定度高，保證了手機衛星的正常工作。

附圖說明

圖1為本發明的結構原理框圖；

圖2為本發明中的DC/DC模塊電路原理圖；

圖3為本發明中的充電模塊電路原理圖；

圖4為本發明中的電池電量采集模塊電路原理圖；

圖5為本發明中的FPGA供電模塊電路原理圖。

具體實施方式