一种宇航用输出可编程控制DC/DC变换器的制作方法

本发明涉及宇航用开关电源，具体涉及一种宇航用输出可编程控制dc/dc变换器。

背景技术：

1、随着航天产业的发展，航天任务越来越多样化，航天器供配电系统需要针对不同的任务工况，为平台或载荷提供所需的电压、功率等。

2、在航天领域，受总剂量、单粒子等空间辐射效应的限制，采用数字控制方式的dc/dc变换器存在单粒子翻转、锁定等辐射效应危害，严重时会造成系统的异常动作甚至失效，可靠性较低，因此传统的辐射加固dc/dc电源模块采用的是模拟控制方式，通常为固定电压输出。在系统需要调整输出电压时，常用的方式为从电压采样电阻或基准分压电阻上引出调整端口，通过外接电阻的方式改变采样电压值或者基准电压值，从而实现输出电压的调节。这种调压方式虽然实现较为简单，但调压范围较窄，通常为额定值的±10％。对于更大范围电压需求，通常就需要多个模块组合的方式来实现，增加了使用成本，同时单模块只能实现定值调节，难以进行远程调节。

3、因此，针对传统电源模块的不足之处，提出了一种模拟与数字混合控制的宇航用dc/dc二次电源解决方案。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种宇航用输出可编程控制dc/dc变换器。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种宇航用输出可编程控制dc/dc变换器，该dc/dc变换器包括：功率变换电路、辅助电源电路、脉宽调制电路和基准电压调节电路和数字控制电路。

4、所述功率变换电路，用于将输入电压隔离变换至输出负载端；所述辅助电源电路，用于为内部控制芯片供电；所述脉宽调制电路，用于利用占空比来调节功率变换电路输出功率；所述基准电压调节电路，用于根据不同输入电压值使功率变换电路输出电压发生改变；所述数字控制电路，用于根据上位机指令对电路输出电压进行调节的数字控制电路；

5、所述功率变换电路包括输入滤波电路、隔离开关电源电路、整流电路以及输出滤波电路；所述输入滤波电路的输入端接输入母线，输出端接隔离开关电源电路的输入端；所述隔离开关电源电路的输出端接所述整流电路的输入端，所述整流电路的输出端接所述输出滤波电路的输入端，所述输出滤波电路的输出端与输出负载相连。

6、作为上述方案的进一步改进，所述辅助电源电路包括rcc电源、原边使能电路及输入电压采样电路。

7、所述rcc电源采用反激式自激振荡电路，其输入端接输入滤波电路的输出端，其输出端包括第一输出端和第二输出端两路，第一输出端接原边隔离驱动电路的供电端，第二输出端接副边脉宽调制电路、基准电压调节电路以及数字控制电路的供电端；所述输入电压采样电路利用所述rcc电源的反激变压器对输入母线电压进行隔离采样，其输出端接输入欠压保护电路。

8、作为上述方案的进一步改进，所述脉宽调制电路包括pwm控制器、隔离驱动电路、输入欠压保护电路、电流采样电路、输出过压保护电路、跟随器、误差放大电路、电压采样电路以及软启动电路。

9、所述pwm控制器采用电流型抗辐射脉宽调制器，pwm控制器的ovp端接输出过压保护采样电路，en端接输入欠压保护采样电路，驱动输出端outa和outb接隔离驱动电路的输入端；所述隔离驱动电路的输出端接隔离开关变换电路功率开关管的栅极；所述电流采样电路的输入端接隔离开关变换电路，输出端接pwm控制器的cs端；所述电压采样电路的输入端接功率变换电路的输出端，输出端接误差放大器的反相输入端；所述软启动电路的输入端接基准电压调节电路的输出端，输出端接误差放大电路的同相输入端，误差放大器的输出端接跟随器的输入端，跟随器的输出端接pwm控制器的comp端，副边使能电路的输入端接外部使能信号，输出端接跟随器的输入端。

10、作为上述方案的进一步改进，所述基准电压调节电路包括比例调节电路、电压基准源和电平转换电路；所述比例调节电路的同相输入端接电压基准源，比例调节电路的反相输入端接电平转换电路的输出端，电平转换电路的输入端分别接数字控制电路的输出端。

11、作为上述方案的进一步改进，所述数字控制电路包括微控制器mcu、通信接口、线性稳压电路、da转换电路和ad转换电路。

12、所述线性稳压电路，其输入端接rcc电源的第二输出端，输出端接微控制器mcu的vcc供电端，通信接口的输入端接上位机，输出端接微控制器mcu的串口通信端uart_tx和uart_rx；所述da转换电路的输入端接微控制器mcu的io1端，输出端接基准电压调节电路的输入端；所述ad转换电路的输入端接功率变换电路的输出端，输出端接微控制器mcu的io2端。

13、和现有技术相比，本发明的优点为：

14、(1)本发明所述的宇航用输出可编程控制dc/dc变换器可实现宽范围、连续的输出电压调节，可根据负载的不同工况需求，实时调节。本发明采用了数字与模拟混合控制的方式，以模拟控制方式作为主要的闭环控制回路，结合输入欠压、输出过压以及过流等保护电路，确保主功率电路的稳定性和可靠性，同时，以数字控制电路为辅，可实现模块的远程控制、遥测、通信和组网等数字功能，相较于传统dc/dc变换器模块，其数字化、信息化程度得到提升。

15、(2)本发明所述的宇航用输出可编程控制dc/dc变换器，可通过公共的通信接口，实现上位机对变换器的远程通信控制，具有宽范围的输出电压调节能力，和较高的输出功率，能够满足目前多数航天器载荷的工况需求，同时具备控制程序远程升级能力，可对控制程序进行在线迭代优化，或针对不同任务需求进行远程配置。

16、(3)本发明可以使变换器模块具备数字化的远程控制能力，变换器模块可以与上位机建立实施通信，完成对变换器的输出电压控制、遥测、复位等功能，多模块之间也可以建立通信网络。

17、(4)空间辐射环境对于数字电路存在单粒子翻转、锁定等辐射效应危害，严重时会造成系统的异常动作甚至失效，为此本发明中运用完全辐射加固设计的模拟电路对主环路进行闭环控制，使输出电压稳定受控，即使当数字电路发生辐射效应，亦可以保证对系统不会造成不可恢复的损坏。

技术特征：

1.一种宇航用输出可编程控制dc/dc变换器，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的宇航用输出可编程控制dc/dc变换器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的宇航用输出可编程控制dc/dc变换器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的宇航用输出可编程控制dc/dc变换器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的宇航用输出可编程控制dc/dc变换器，其特征在于，

技术总结本发明涉及航天器用空间电源变换器技术领域，具体涉及一种宇航用输出可编程控制DC/DC变换器。该变换器包括将输入电压隔离变换至输出负载端的功率变换电路，为内部控制芯片供电的辅助电源电路，利用占空比来调节功率变换电路输出功率的脉宽调制电路，根据不同输入电压值使功率变换电路输出电压发生改变的基准电压调节电路以及根据上位机指令对电路输出电压进行调节的数字控制电路。本发明针对宇航用DC/DC变换器，采用数字与模拟相结合的控制方式，以模拟方式作为主要的闭环控制拓扑，以数字方式作为辅助控制拓扑，使变换器模块即具备数字化的远程控制能力，同时兼顾模拟控制电路的可靠性及稳定性，可应用于复杂的空间使用环境。技术研发人员：黄国良,张乾,贺啟峰,彭昊,高东辉,蔡可红,吴悠然,董礼受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十三研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/17