星载双行波管放大器的高效率Buck电路设计

行波管放大器具有可靠性高、输出功率大、宽频带、寿命长、线性度高等诸多优点,在星载大功率部件中扮演着重要角色。为了实现星载行波管放大器的轻量化和高效率,文章设计了一种星载大功率双行波管放大器用电源。通过优化设计Buck电路辅助开关管的工作时序,推导出了时序电路的优化设计公式,选用高饱和磁通密度的磁芯来合理设计辅助电感量,使双行波管放大器电源在整个宽负载范围下均实现了Buck电路的软开关工作,给出了满载下Buck电路的软开关实验波形。实验结果表明该设计可以显著提高双行波管电源中Buck电路的效率,整个负载范围内的效率均高于95%,最高效率达到了97.5%,降低了放大器的电源功耗,提高了双行波管放大器的整机效率和可靠性,降低了载荷的重量。     

新型1.5 V线性电源设计

论文针对主板电源在工作中直接影响整个主板稳定性的特点,进行了新型1.5V线性电源设计与实验,并通过仿真与实验,得到了带负载能力强、设计成本低、实用的新型线性稳压电源。     

星载高速数字电路电源芯片选型及电源完整性设计

优化电源完整性及可靠性设计可以有效提高高速数字电路在高速、高负载及极端环境下工作的性能及可靠性。通过对开关式点电源及LDO (低压差线型稳压器)两种供电方式在星载高速数字电路中的应用特点进行分析,总结出针对两种电源在电源完整性上的设计准则,量化相应测试指标,通过对开关类电源LTM4644及LDO型电源对信号完整性设计及电源芯片选型进行研究优化,为星载高速数字电路电源完整性设计及测试提供部分参考及依据。     

电源转换模块LTC3780的工作性能仿真分析

为了获得可应用于航天器系统的稳定的供电电源,采用高性能升压-降压开关稳压控制器LTC3780,设计在低压、高压和正常供电时都能实现预期输出电压的电源转换电路;利用LTspice软件对该电源转换电路进行工作性能仿真,主要对不同输入电压时的输出电压和不同负载时的带载能力进行了仿真,通过仿真实现了稳定的电压输出和较强的带载能力。     

航天器可恢复式过流保护技术研究

分析了可恢复式反时限保护和恒流限流保护的原理,推导了基于真空环境下电缆温度升高模型的反时限保护方程,并用Matlab软件仿真分析了反时限保护过程中母线电压的瞬态跌落过程。针对恒流限流保护,设计了一种改进电路。Saber软件仿真表明,该电路可将电流超调量限制在20％以内。对多种过流保护手段的优缺点进行了总结,提出了一种包含反时限保护和基于MOSFET特性的恒流限流保护的航天器可恢复式过流保护系统框图。     

DC/DC电源变换器的设计

本文详细介绍了设计DC/DC电源变换器时为减小体积和抑制干扰所作的工作、并对MOSFET功率管的输入特性作一介绍,给出了工程设计的一般公式。     

星载双向耦合电感型升降压变换器研究

星载电源控制设备一般由分流器(SR)、放电调节器(BDR)和充电调节器(BCR)三部分组成。为了减小电源控制设备的质量和体积,文章提出了一种将放电调节器和充电调节器合二为一的设计方案。分析了一种双向耦合电感型升降压电路工作原理,给出了主功率电路的平均模型,推导出了该变换器双向工作的传递函数,为校正补偿网络设计提供了理论依据。经Psim软件仿真分析,并搭建原理样机进行了试验验证,结果表明:该变换器双向工作稳定,可以实现蓄电池组充放电功能。该方案减轻了电源控制设备的质量,降低了研制成本,可为后续卫星电源控制设备设计提供参考。     

宇航高可靠宽占空比磁隔离MOSFET驱动电路研究

基于驱动变压器的磁隔离MOSFET驱动电路已经在宇航二次电源中得到广泛应用,针对现有磁隔离驱动电路存在的问题,结合宇航应用特点提出新型磁隔离驱动电路的6条设计目标,基于此设计了一种新型磁隔离驱动电路。详细分析了该电路的工作原理,推导出参数计算公式,并完成了全面的仿真验证。该电路具有：Vgs驱动电压幅值不随占空比发生变化以确保MOSFET高效导通;工作占空比可达90%以上且无失真传输;Vgs零负压从而保证功率MOSFET单粒子性能不受影响;占空比瞬变时驱动波形无异常震荡等特点。新一代宇航高效高功率密度电源拓扑的核心驱动问题得到解决,对提高星载二次电源效率具有重要的意义。     

基于两种极值跟踪系统的星载电源智能化综合控制技术研究

提出了一种星载电源智能化综合控制系统,并讨论了其优、缺点和适用范围等。首先介绍了一种采用模糊自寻优智能控制原理,并具有参数自调整功能的太阳阵峰值功率跟踪系统,然后讨论总结了各种太阳帆板对日定向控制系统。在此基础上,通过对某小卫星的轨道参数分析,提出了一种基于两种极值跟踪的把输入输出功率调节合为一体来控制管理的星载电源智能化综合控制系统方案。系统由三大部分组成:太阳帆板、蓄电池组和一个智能控制器。智能控制器用星载计算机软件实现,可根据星上负载状况和蓄电池充电情况,以峰值功率跟踪系统为执行机构,配合智能化双轴太阳帆板跟踪系统,灵活地配置输出功率。采用的原理是以调节峰值功率跟踪系统的执行机构——脉宽调制开关调节器的占空比工作在规定范围内作为前提,计算太阳帆板在快变轴的方向上应转过的动态跟踪角度并带动伺服电机执行,同时由太阳敏感器监视跟踪状态。其中,讨论了其带来的优点和缺点,给出了具体实现的智能控制器方案和设计智能控制器采用的软件流程。总结了智能化综合电源控制系统的意义和适用范围。比较了它与其它电源控制系统在各方面的优劣。最后,对上述智能化综合控制方案进行了计算机仿真。     

一种用于卫星载荷集总供电的大功率电源

为了适应移动通信卫星发展过程中采用的多波束形成技术的需求，节约体积和质量，具备集总供电功能的电源组件应运而生。其中的大功率电源是电源组件的核心部件，其主要功能为将星上的一次母线电压转换成低噪放等100余路负载所需要的各路稳定电压，使各路负载与一次母线实现隔离；响应开关机遥控指令提供开关机控制，提供电源开关机状态遥测数据；对整机提供过流保护、欠压保护、无负压关机等各种保护功能，使加电和断电时序满足负载的特殊时序要求；同时在一次母线端及输出电压端提供良好的滤波，以达到较好的电磁兼容特性。文章结合系统指标进行了需求分析，给出了一种适用于集总供电需求的低电压大电流大功率星载电源的设计方案；通过对主要设计指标和产品性能的描述，给出了部分仿真结果和实验测试结果，验证了该大功率电源性能的优越性和可靠性。     

一种高效率星载电源无线能量传输系统

无接触感应电能传输技术作为一种新型的电能传输技术,具有供电安全、方便灵活的优点。本文针对磁耦合谐振式无线能量传输技术进行研究,提出一种适用于星载电源的采用串联补偿拓扑的无线能量传输系统,具体介绍功率控制和转换电路及松耦合变压器的设计;设计了一种高效率无线能量转换电路,通过建立一个220 W原理样机对系统进行验证,实际测量在10 cm左右的传输距离,无线供电效率可达82%。该研究对卫星电源无线供能技术具有一定的参考意义。     

同步卫星E/W轨道控制盒划分策略

对于当代同步轨道通信卫星来说,星载设备寿命一般都高于星载燃料使用寿命,因此卫星设计寿命都是以星载燃料消耗殆尽为依据的。卫星轨道保持不仅是卫星测控任务的重要工作之一,同时也是星载燃料消耗的主要途径。文中从卫星平经度漂移量、测站定轨精度、星载推进器推力误差、卫星南北机动对东西方向耦合等多方面探讨同步轨道通信卫星E/W轨道保持策略,介绍一种细化轨道控制区间、估算偏心率控制圆半径范围的方法。     

用于GPS接收机的CMOS RSSI电路的设计

基于GPS接收机射频前端芯片组,设计一种采用SMIC 0.18μm CMOS工艺的限幅放大器和RSSI电路。电路采用差分结构,减小了电路中器件不匹配的影响。限幅放大器单元采用折叠共源共栅式折叠二极管负载结构,这种结构适合低电源电压工作,同时具有良好的工艺稳定性。直流偏移消除电路采用交叉连接的源极耦合对结构。仿真结果显示,在1.8V的电源电压条件下,限幅放大器增益70dB,带宽100MHz,RSSI的动态范围大于55 dB,线性误差小于1dB,总体功耗约为3.7 mW。     

“斯巴达人”卫星

美国航宇局研制了一种取名为“斯巴达人”(Spartan)的卫星,用于研究各种天文物理学,太阳和慧星现象。这是一种小型的自主式卫星,可以多次重复使用。星载的专用系统(科学仪器)和保障系统基本上都继承了探空火箭上使用过的技术和硬件,因此,“斯巴达人”卫星具有简单、可靠、高效、低成本的特点。探空火箭进行直上直下的飞行,科学仪器能进行观测的时间只有几分钟,而“斯巴达人”卫星在环地轨道上运行,观测时间可延长10～1000倍。观测时间的长短主要取决于星载电源和姿态控制用气源的多寡,目     

星上FPGA抗闩锁设计

根据星载电子设备CMOS电路中现场可编程逻辑阵列（FPGA）闩锁的发生机理，提出了输入／输出回路的抗锁定、二次屏蔽防止单粒子触发锁定等遏制闩锁触发条件，以及工作电源限流、闩锁检测与解除等遏制闩锁维持条件的设计，并给出了应用检测电路、板级锁定检测与解除、电流敏感器件检测电流和FPGA闩锁监测等应用实例。     

星载设备遥测遥控电路中使用1553B总线技术的探讨

文章对星载设备遥测遥控电路中使用1553B总线技术进行了探讨,分析了星载设备采用1553B总线技术后的特点,提出了可行的实现途径。     

基于偏差信息的星载计算机系统负载平衡算法的研究

相邻结点负载平衡算法具有计算简单、额外开销小的优点。但由于采用局部的观点平衡负载，限制了结点信息得到的范围，使得系统在某种情况下达不到全局平衡，本文提出了基于偏差信息的星载计算机系统负载平衡算法，它改变了结点传递的实际负载信息，使修改后的负载信息能体现出结点及其周边结点的负载形势，以此弥补了相邻结点负载平衡算法的不足，并将其应用在星载计算机系统上，首先，介绍了相邻结点负载平衡算法及其存在的不足；其次，描述了基于偏差信息的星载计算机系统负载平衡算法，最后，通过仿真实验，给出了这种算法同其它几种负载平衡算法的比较，并证明了它的正确性与可行性。     

一种直接入轨卫星变轨阶段的供电方案

相比传统的卫星自身变轨方式,直接入轨方式下卫星的主动段时间将延长到4~5h。为解决卫星直接入轨过程中由于主动段时间大大加长,导致卫星电能需求的增加,以及电源系统配置不必要的质量增加的问题,文章提出了一种在发射和变轨阶段通过运载火箭上面级向卫星供电的方案,即在上面级上增加了一套独立的一次性电源系统。该系统与卫星自身电源系统相结合,在发射和变轨期间优先使用,卫星自身电源根据负载用电情况自主介入,能很好地解决卫星直接入轨方式下主动段的电能需求问题。     

一种直接入轨卫星变轨阶段的供电方案

相比传统的卫星自身变轨方式,直接入轨方式下卫星的主动段时间将延长到4～5h。为解决卫星直接入轨过程中由于主动段时间大大加长,导致卫星电能需求的增加,以及电源系统配置不必要的质量增加的问题,文章提出了一种在发射和变轨阶段通过运载火箭上面级向卫星供电的方案,即在上面级上增加了一套独立的一次性电源系统。该系统与卫星自身电源系统相结合,在发射和变轨期间优先使用,卫星自身电源根据负载用电情况自主介入,能很好地解决卫星直接入轨方式下主动段的电能需求问题。     

星用C频段50W固态功率放大器设计

为了满足通信卫星对于固态功率放大器高功率、高效率、高集成的要求,文章提出了一种星用C频段固态功率放大器的设计方法。首先通过采用半导体单片集成电路芯片,对射频电路进行创新性设计,将电调衰减、数字增益控制、功率放大等功能集成在一个模块中,实现功率放大器的高集成;其次,通过整机热设计,并结合红外热像仪测试,优化高功率氮化镓器件的散热途径,在实现整机大功率输出的同时,保证整机的高可靠应用;最后,对电源电路进行优化设计,使得固放电源具备高效率、高稳定的特点,为射频电路提供稳定的供电。温度循环、热真空等试验结果表明,所研制的C频段50W固放性能稳定、可靠性高,满足星载应用要求。