根据给定文件信息,以下是航天型号用直流开关电源失效分析研究的详细知识点总结:
一、直流开关电源的工作原理
直流开关电源(DC/DC)是一种利用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性地改变开关元件的占空比来调整直流输入电压,输出可变的直流电压,即直流斩波器。开关电源的构成通常包括开关管(Q)、储能电感(L)、整流管(D)、滤波电容(C)和负载(RL)。工作原理是,当开关管激励脉冲为高电平时,开关管饱和导通,而整流管截止,输入电压加在电感上,电感开始存储能量。随后开关管截止期间,整流管导通,电感存储的能量通过整流管释放,最终在滤波电容两端产生直流电压,为负载提供电源。输出电压的高低是由开关管的导通时间决定的,即由激励脉冲的脉宽决定。开关电源具有体积小、功耗低、效率高、重量轻、稳压范围宽等优点,但在电路设计时需要考虑外部输入电压范围、输出电流大小、输出电压、电流、系统最大功率等因素,并注意其产生的电磁干扰(EMI)。
二、遥测遥控系统长线供配电原理
在航天遥测遥控系统中,为了确保飞行试验的可靠性,地面试验阶段通常采用地面电源供电形式,以提高系统的可控性和耐久性。在正式飞行阶段,则切换至电池供电。长线供配电模式指的是通过数十米的电缆对箭上设备进行供配电控制和设备状态回传。长线供配电由地面综合测控台控制,地面电源通过连接电缆向箭上设备供电。这些设备通过不同的直流开关电源模块将地面输入的电源隔离转换成所需的不同电压,为各设备进行供电。同时,地面综合测控台还需回采箭上设备的电流,观测其工作状态。这种长线供配电模式在火箭正式飞行前的地面试验阶段至关重要。
三、供电异常模式与分析
在地面模拟发射试验中发现综合电子舱上电电流异常,正常工作电流范围应为1.1A~1.3A,但异常情况下仅为0.6A。通过故障树分析法,研究人员排除了地面电源输出电压偏低、输出功率不足和综合电子舱直流开关电源模块损坏的可能性。最终,故障被定位为由于长电缆导致的线路电阻过大和横截面积过小,从而引起了供电异常。
四、故障树分析方法
故障树分析(FTA)是失效分析研究中的重要方法之一。通过建立故障树,能够系统地识别和分析可能导致系统失效的多种潜在因素,并通过逻辑关系对故障原因进行梳理和归类。在此研究中,故障树分析帮助研究人员识别出导致综合电子舱上电电流偏小的几个底事件,包括地面电源输出电压偏低、输出功率不足、直流开关电源模块损坏、线路过长、横截面积小等因素,从而找到问题的根源并提出相应的解决方案。
五、后续系统设计建议
在找到问题的根本原因后,研究团队给出了一系列后续系统设计的建议。这些建议包括选择合适的EMI滤波器以减少电磁干扰,确保系统电磁兼容性;优化长线供配电设计,减少电缆长度和增加电缆横截面积以降低电阻,从而提高供电效率;以及对直流开关电源的各个模块进行加固设计,以增强其可靠性。此外,还建议在系统设计初期就考虑冗余设计和故障预判机制,以避免未来发生类似的供电异常问题。
以上知识点是根据给定文件内容整理的详细总结,涉及了直流开关电源工作原理、遥测遥控系统供配电原理、故障树分析方法、以及基于失效分析后的系统设计建议等多个方面。