一种分布式航天二次电源系统的设计.pdf

本文介绍了一种分布式航天二次电源系统的设计方案，该系统是为了满足航天系统的需求而设计的。考虑到航天任务中对电源系统的高可靠性和特殊要求，系统采用了分布式设计原则，基于DC/DC变换器和滤波器模块构建，同时在电路设计中充分考虑了安全性、元器件备份、电磁干扰等因素。下面详细分析本文所涉及的知识点： 1. 航天二次电源系统的必要性 航天系统中，由于使用了不同功率级别的太阳电池阵和蓄电池组作为主要的电源，为满足不同分系统的电压需求，就需要一个二次电源系统。母线通常提供单一电压，但分系统可能需要多种不同的电压。随着CMOS器件的普及，印制电路板对5V、12V或15V等直流电压的需求变得普遍，因此必须设计专门的二次电源系统。 2. 集中供电与分布式供电的区别与选择 传统的集中供电方式通过设置较少数量的电源变换器，将母线电压集中变换后分配给各个用电设备。集中供电的优点是减少了电源变换器的数量，提高了电源变换器的输出功率和转换效率，但其缺点是可靠性较低，局部故障可能影响整体供电。相反，分布式供电结构为各分系统或用电设备独立配置电源变换器，这种方式提高了可靠性和电磁兼容性，并且可以实现DC/DC变换器组件的模块化。因此，航天系统大多采用分布式供电的设计结构。 3. 模块化DC/DC变换器的优势 模块化的DC/DC变换器在二次电源系统设计中具有多项优点。它能够实现分布式配电方式，提高系统可靠性并简化电缆网络。模块电源的反馈端、调整端、禁止端、同步端等引脚功能的合理开发应用能显著提高系统可靠性。再次，DC/DC电源变换器普遍具备隔离保护功能，可以实现负载与一次配电母线的隔离，并提供过流保护或短路保护。DC/DC模块具备二次稳压功能，能稳定输出电压，即使一次母线电压发生较大变化。 4. DC/DC变换器在航天领域的应用 DC/DC变换器在卫星和航天器的电源系统设计中应用非常广泛。它们能在输入电压和负载波动的影响下，提供稳定的输出电压。DC/DC变换器在变换过程中采用变压器进行电隔离，这可以保护系统免受隔离故障的影响。 5. 电路设计考虑 在电路设计中，为了满足一般工程系统中的需求，设计中通常包含CMOS器件、运算放大器等，因此+5V、±12V等电源通常都是必需的。在电路框图中，开关电源变换器是产生窄带频谱输入噪声电流的源头，具有开关频率的基波分量及其高次谐波成分。为降低噪声，DC/DC变换器模块内部通常会包含一级LC输入线滤波器，将噪声成分减低到一个可接受的范围内。 通过上述知识的整合，我们能够对分布式航天二次电源系统的设计理念、实现方式、模块化优势以及具体的技术应用等方面有一个全面的认识。这些知识点不仅对航天领域的电源系统设计有指导意义，同时也为其他高可靠性电子系统的设计提供了宝贵的经验。