一种大功率载荷配电器的制作方法

1.本实用新型属于配电设备技术领域，具体涉及一种大功率载荷配电器。


背景技术：

2.载荷配电器是卫星供配电分系统的重要组成部分，主要完成卫星各路载荷单机的供配电以及整星加热器控制等一系列功能。其具体工作流程为：卫星发射前及发射过程中为星上加热器配电，卫星在轨运行期间一方面为星上各路载荷单机配电，一方面控制星上热控加热器的开关。
3.大功率卫星的“大功率”主要体现在星上载荷功率较大，而这些星上载荷需要载荷配电器来完成供配电控制。载荷配电器内部各个功能模块会根据不同配电需求进行针对性设计，一旦载荷配电需求变更，则需要对相应配电线路进行更改，不利于产品快速研制；由于载荷配电器配电功率较大，单机内部电连接器、印制板、继电器之间通过导线连接，单机内部导线密集，既造成产品焊接用时较长，拖延产品研制进度，又不利于产品接点检查；配电器一般不配置下位机系统，配电遥控遥测单纯靠一根一根模拟线来传输，导致供配电路数越多，配电器遥测遥控电缆就越复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术存在的不足，提出一种大功率载荷配电器，用于解决现有大功率卫星载荷配电器功能模块配电通用性不强、单机与外部遥测遥控线缆过多、单机内部走线密集的问题。
5.本实用新型的目的是提供一种大功率载荷配电器，包括：
6.分别负责加热器控制、遥控遥测、载荷单机配电的m个功能模块(1)；m为大于3的自然数；
7.每个功能模块(1)为矩形结构，且矩形结构的长和宽相等，m个功能模块(1)依次拼接为一个箱体；在所述箱体的顶部设置有对外连接端口(2)，在所述箱体的侧面设置有功率汇流条(5)和内部互联信号板(4)；每个功能模块内部均设置有电路板；所述功能模块(1)包括加热器控制模块、载荷配电模块和tmtc模块；其中：
8.所述tmtc模块放置于单机最中间的位置；在所述tmtc模块的两侧为载荷配电模块，加热器控制模块位于单机的最外侧。
9.优选地，所述加热器控制模块包括结构框架(9)，在所述结构框架(9)的顶部设置有供电输出端口(6)；在所述结构框架(9)内设置有印制板(8)、hrm系列内部插件(7) 和封装mosfet(10)；所述功率汇流条(5)设置于结构框架(9)的右侧壁。
10.优选地，所述载荷配电模块包括结构框架(9)，在所述结构框架(9)的顶部设置有供电输出端口(6)；在所述结构框架(9)的左侧壁设置有供电输入端口(11)，在所述结构框架(9)内设置有结构墙(12)、印制板(8)、封装mosfet(10)，在所述结构框架(9)的右侧壁设置有hrm系列内部插件(7)。
11.优选地，所述tmtc模块包括结构框架(9)，在所述结构框架(9)的顶部设置有1553b 总线接口(13)和rs422总线接口(14)；在所述结构框架(9)内设置有印制板(8)和 hrm系列内部插件(7)，所述功率汇流条(5)设置于结构框架(9)的右侧壁。
12.优选地，所述功能模块(1)为十个，所述加热器控制模块为五个，所述载荷配电模块为三个，所述tmtc模块为两个。
13.优选地，所述加热器控制模块共配置120路加热器，平均分配在5个加热器控制模块中，每个加热器控制模块配置24路加热器，其中，每8路加热器为1组，并设置整组安全开关。
14.优选地，所述载荷配电模块共配置36路，平均分配在3个模块中，每个载荷配电模块配置12路。
15.本技术的有益效果是：
16.本实用新型按照不同的配电功能划分出若干种标准的功能模块，并设置有相应的无引线对外连接端口，通过柔性线路板实现各功能模块之间的互连，实现多路大功率加热器、载荷供配电功能。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1为本实用新型优选实施例第一视角的结构示意图；
19.图2为本实用新型优选实施例第二视角的结构示意图；
20.图3为本实用新型优选实施例中的加热器控制标准模块结构示意图；
21.图4为本实用新型优选实施例中的载荷配电控制标准模块结构示意图；
22.图5为本实用新型优选实施例中的tmtc标准模块结构示意图。
23.其中：1、功能模块；2、对外连接端口；3、端盖；4、内部互联信号板；5、功率汇流条；6、供电输出端口；7、hrm系列内部插件；8、印制板；9、结构框架；10、封装mosfet； 11、供电输入端口；12、结构墙；13、1553b总线接口；14、rs422总线接口。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
25.需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
27.请参阅图1至图5，一种大功率载荷配电器，包括：
28.分别负责加热器控制、遥控遥测、载荷单机配电的m个功能模块1；m为大于3的自然数；在本优选实施例中，m等于10；所述功能模块1包括加热器控制模块、载荷配电模块和tmtc模块；
29.所述加热器控制模块包括结构框架9，在所述结构框架9的顶部设置有供电输出端口 6；在所述结构框架9内设置有印制板8、hrm系列内部插件7和封装mosfet10；所述功率汇流条5设置于结构框架9的右侧壁。
30.所述载荷配电模块包括结构框架9，在所述结构框架9的顶部设置有供电输出端口6；在所述结构框架9的左侧壁设置有供电输入端口11，在所述结构框架9内设置有结构墙 12、印制板8、封装mosfet10，在所述结构框架9的右侧壁设置有hrm系列内部插件7。
31.所述tmtc模块包括结构框架9，在所述结构框架9的顶部设置有1553b总线接口13 和rs422总线接口14；在所述结构框架9内设置有印制板8和hrm系列内部插件7，所述功率汇流条5设置于结构框架9的右侧壁。
32.每个功能模块1为矩形结构，且矩形结构的长和宽相等，m个功能模块1依次拼接为一个箱体；在所述箱体的顶部设置有对外连接端口2，在所述箱体的侧面设置有功率汇流条5和内部互联信号板4；每个功能模块内部均设置有电路板；其中：
33.所述tmtc模块放置于单机最中间的位置；在所述tmtc模块的两侧为载荷配电模块，加热器控制模块位于单机的最外侧。
34.所述功能模块1为十个，所述加热器控制模块为五个，所述载荷配电模块为三个，所述tmtc模块为两个。
35.上述优选实施例由十个功能模块组成一个配电器箱体，10个功能模块分别负责加热器控制、遥控遥测、载荷单机配电。在所述箱体的顶部设置有对外连接端口，在所述箱体的侧面设置有功率汇流条和内部互联信号板。每个功能模块内部均设置有电路板和结构框架。所述结构框架上设置有功率mos管安装区域，所述电路板通过螺钉安装于结构框架上。功能模块内部相同规格的功率mos管采用结构墙前后共用固定螺钉的对装方式。所有加热器功能划分为数个相同的模块，所有载荷配电功能划分为数个相同的另一种模块；各功能模块采用弯针上板插件实现功率和信号传输。所述单机使用1553b及rs422总线实现遥控遥测通讯。各功能模块采用柔性线路板进行信号互联。在所述箱体的前后两面设置有可拆卸的端盖。所述电路板采用多层电路板，在所述电路板的顶面设置有插装元器件，在所述电路板的底面设置有表贴元器件。每个功能模块所涉及的对外接口均设置于自身模块上。
36.本实用新型主要包括箱体，箱体由10个可以拆分的功能模块构成，每个功能模块内设置有结构框架、电路板，在箱体的顶部设置有对外连接端口，在箱体的侧面设置有功率汇流条和内部互联信号板。
37.每个功能模块上均设置有对外配电功率输出端口，这些端口的信号均与本功能模块上的电路板发生电气联系，而与其他功能模块无关，这样可以使各个功能模块不仅在机械结构上是独立的，在电气功能上也能够做到独立使用，方便维修更换以及产品升级。
38.由于载荷配电器涉及整个卫星的电能源分配供给，因此功率电流较大，功率汇流
条是必须设置的，这样可以为载荷配电器各个功能模块提供统一的母线，也便于散热设计。
39.由于大部分功率去往载荷单机，因此将载荷配电器单机一次母线供电输入外部电连接器放置于载荷配电模块上。28v指令母线供电输入外部电连接器位于tmtc模块上。考虑到单机抗辐照设计，将数字电路集中的tmtc模块放置于单机最中间的位置，两侧为载荷配电模块，单机最外侧为加热器控制模块。
40.载荷配电器的功能，分为加热器控制和载荷配电控制等两大部分。由此，单机按功能共分为以下几个标准模块：加热器控制模块、载荷配电模块、tmtc模块，可根据需要进行模块扩展，以满足整星配电要求。
41.a.加热器控制模块
42.加热器控制功能共配置120路，平均分配在5个模块中，每个模块配置24路，其中每8路为1组，并设置整组安全开关，单模块设置3路整组加热器开关状态遥测和3路整组加热器电流状态遥测。各个加热器控制模块的供电输出接口保持一致，均选用印制板插孔型的j6w-37c01knmb1b7n型电连接器。每路加热器采用2 2-双点双线设计，3个 j6w-37c01knmb1b7n可提供24路100w加热器配电输出接口；3个用于加热器功率输出的电连接器置于结构顶上，结构底壁放置6个用于整组加热器通断控制的to-254封装 mosfet，结构侧壁放置1个hrm系列内部插件用于信号传输。
43.b.载荷配电模块
44.载荷配电控制功能共配置36路，平均分配在3个模块中，每个模块配置12路，单模块设置12路载荷加电状态遥测和6路载荷电流状态遥测。各个载荷配电模块的供电输出接口保持一致，均选用印制板插孔型的j6w-50d01knmb1b7n型电连接器。每路载荷的100v 配电输出采用4 4-多点多线设计、28v配电输出采用2 2-多点多线设计,3个 j6w-50d01knmb1b7n可提供12路600w载荷配电输出接口。3个用于载荷功率输出的电连接器置于结构顶上，结构下部设置结构墙，结构墙放置12个用于载荷通断控制的to-254 封装mosfet，结构侧壁放置1个hrm系列内部插件用于信号传输。100v一次母线供电输入电连接器也位于载荷配电模块上，为了降低大电流带来的热量集中，将一次母线供电输入端口分布到各个载荷配电模块上，每个载荷配电模块上均选用2个压接式电连接器 j6w-25b01jnmb用于100v一次母线供电输入，正、负母线各用1个电连接器。
45.c.tmtc模块
46.加热器控制、载荷配电控制的指令及遥测通过总线由tm/tc模块传输给各个加热器控制模块或载荷配电模块。
47.载荷配电器配备了以80c32为核心的智能控制模块，统一处理配电指令和遥测信息，大大减少了遥测遥控接口的电缆数量，降低了产品的重量，同时也减少了对于整星直接指令资源的占用。载荷配电器与综合电子之间的信息流采用1553b总线的接口形式，完成载荷配电器指令和遥测的通信，与智能节点之间的信息流采用rs422总线的接口形式，完成整组加热器关断、载荷配电关断的指令通信，另外智能节点还向载荷配电器发送下位机加断电指令。用于通讯、下位机切机直接指令、单机28v指令母线供电输入的3个电连接器置于结构顶上，tmtc印制板和dc/dc变换器印制板安装在模块结构框架上，结构侧壁放置 1个hrm系列内部插件用于信号传输。
48.载荷配电器需要控制的加热器及载荷路数较多，如果使用传统的一路加热器/载
荷对应一套指令/遥测线路，其实用的指令/遥测导线数量无疑是巨大的，因此载荷配电器使用了总线通讯技术。配置了2种总线即1553b总线和rs422总线，分别与综合电子、智能节点进行通讯，实现加热器/载荷配电控制指令的接收和加热器/载荷配电状态遥测的发送。 1553b总线和rs422总线通讯接口设置于tmtc模块，由tmtc模块进行解析，并通过柔性线路板与各功能模块实现信号互联。在柔性线路板上信号设置上，同样使用总线控制技术。将15路整组加热器、120路单路加热器、15路整组加热器加电状态遥测、15路整组加热器电流状态遥测通过柔性线路板上10个使能信号、8位数据线、4位地址线、2个选通信号就能够实现指令/状态传输；将36路载荷、18路载荷加电状态遥测、18路载荷电流状态遥测通过柔性线路板上4个使能信号、8位数据线、4位地址线、2个选通信号就能够实现指令/状态传输。再加上各个功能模块上数字电路需要的二次电源供电信号，并考虑下位机主备份配置，仅需要104芯内部插件就能够实现对载荷配电器的遥测遥控，大大减少内部互联信号数量，节约单机内部空间。
49.无引线装联，单机采用了模块无引线电装技术，体现在以下几个方面：
50.a.主要元器件均采用表贴安装方式，例如加热器控制模块各单路加热器控制mos管、各个数字电路芯片等，通过回流焊进行快速焊接；
51.b.各加热器功率输出端口和载荷配电功率输出端口采用弯针上印制板的形式，在印制板焊接阶段即完成输入输出端口焊接；
52.c.需要安装在结构上的部分功率mos管，其管脚引线就近上印制板，缩短功率传输距离，提高布线和焊接效率；
53.d.采用柔性线路板方式实现内部信号的互连，柔性线路板与安装在各个功能模块上的弯针上板内部插件对插，大大降低了产品的体积和重量。
54.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。