[发明专利]一种卫星用高转换效率的二次电源

说明书

一种卫星用高转换效率的二次电源，采用商用TPS54系列集成电路及其他外围器件搭建非隔离式二次电源变换器，提高了集成度，减轻了重量，降低了成本；采用主份供电电源和备份供电电源温备份冗余设计，主份备份并联采用理想二极管进行隔离，降低了二次电源的自身损耗，提高了转换效率。用于微纳卫星平台设备集中供电时，采用1主2备的三冗余设计，提高了可靠性；设计了输入欠压和延时电路，输出过压保护电路，增加了设备使用的安全性。

技术领域

本发明涉及一种卫星用高效率非隔离的二次电源。

背景技术

根据卫星的体积和用电的功率水平，卫星的配电方式有集中配电和分散配电两种。分散配电是指，卫星一次母线配送到各分系统，由各分系统或各单机设备自行进行变换到自身需要的电压；集中供电是指，由卫星供配电系统统一进行电压变化，提供大多数设备都需要的不同的二次电源电压。

微纳卫星的平台部分通常采用集中供电方式，即平台部分(通常包括姿态控制组件、供配电组件和综合电子组件)的+12V用电设备和+5V用电设备统一由供配电组件的二次电源模块供电。

卫星用二次电源模块是指将一次母线电压进行电压变换，以供给不同电压要求的不同用电负载。电压变换方式由变压器式的隔离型变换和采用功率MOSFET、二极管、电感、电容组成的非隔离型变换。由于变换器式损耗较大，所以转换效率较低，一般在60％～80％，而且由于变压器较为笨重，整个二次电源模块的重要也会较大，而且较难以提高集成度。非隔离型的变换效率通常都在90％以上，而且随着半导体技术的发展，集成度越来越高，可以减轻重量。

随着国内外商业卫星的发展，以及一箭多星发射技术的成熟，卫星的小型化和低成本成为了一种发展趋势。每颗卫星装载单一载荷，多星组网完成特定任务，即提高了研制的灵活性，缩短了研制周期，又降低了失败风险带来的损失。而卫星的低成本和小型化对设备的集成度和商业器件的应用提出了要求，目前国内外已有较多卫星采用商业化高集成度器件，一旦飞行经验有较多积累，则商业化高集成度器件会受到广泛应用。

卫星入轨后，自身作为一个供电用电系统，不会与其他物体连接，所以其本体作为唯一的电位零点，给卫星各设备提供电位参考点，汇集了供电设备和用电设备所有的一次地和二次地，即卫星各设备的二次电源变换，即使采用变压器式隔离型变换器，其供电和用电设备的一次电源回线和二次电源回线最终都会汇集到一点上，所以卫星可以采用非隔离型的二次电源变换器。

目前，卫星的二次电源普遍采用变压器隔离型的二次电源变换器，其转换效率高，热耗大，且较为笨重。

目前，商业微纳卫星用二次电源变换已开始采用使用商用器件搭建的非隔离式变换器，但由于器件在轨飞行经历较少，进行质保筛选又会大幅增加成本，而且微纳卫星的集中供电方式，一路二次电源输出供给多个设备供电，对其可靠性要求更高，所以其冗余设计变得尤为重要。普通商用(如汽车、航空)非隔离式变换集成电路通常自带输出过流保护和过温保护功能，但由于卫星一次供电及用电设备的特殊性，需要进行输入欠压和延时设计，以及输出过压设计。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明提供了一种卫星用高转换效率的二次电源，采用商用TPS54系列集成电路及其他外围器件搭建非隔离式二次电源变换器，提高了集成度，减轻了重量，降低了成本；采用主份供电电源和备份供电电源温备份冗余设计，主份备份并联采用理想二极管进行隔离，降低了二次电源的自身损耗，提高了转换效率。用于微纳卫星平台设备集中供电时，采用1主2备的三冗余设计，提高了可靠性；设计了输入欠压和延时电路，输出过压保护电路，增加了设备使用的安全性。

本发明所采用的技术方案是：一种卫星用高转换效率的二次电源，包括8路供电电源，分别为+5V二次电源主份1、+5V二次电源主份2、+5V二次电源备份1、+5V二次电源备份2、+12V二次电源主份1、+12V二次电源主份2、+12V二次电源备份1、+12V二次电源备份2；主份和备份电源之间采用温备份设计，主份电压高于备份电压；