A tápegység főbb részei a kapcsoló cella, a vezérlőkör, a kimeneti és bemeneti szűrés, valamint a különböző védelmi funkciókat ellátó áramkörök.
Mint a cikk első részében említettük, a kapcsoló cella egy egyszerű feszültségcsökkentő kapcsolás, melynek tervezésénél az alkatrészválasztást és a működési frekvencia megválasztását kell kiemelnünk. A megfelelő alkatrészek kiválasztásánál a korábbiakban említett környezeti hatásokat kell figyelembe venni: ez sugárzásra kevésbé érzékeny, a hőmérsékleti ingadozások elviselésére alkalmas tokozású, megfelelően túlméretezett alkatrészek beépítését jelenti. A működési frekvencia megválasztásánál fontos szempont a megfelelően jó hatásfok biztosítása, valamint az, hogy az üzemi frekvencia a hallható tartományon kívül essen, ne zavarja a bemérést, tesztelést. Ezen megfontolások alapján a tápegység üzemi frekvenciáját 50 kHz-re választottuk.
A vezérlőkör feladata, hogy a kimeneti visszacsatolás révén a konverter kapcsolóelemének vezérlésével biztosítsa a stabil kimeneti feszültséget. A vezérlőkör kialakításánál alapvetően két típus, feszültségmódusú vagy árammódusú vezérlés közül választhatunk. Az utóbbi gyorsabb beavatkozást tesz lehetővé, és működési elvéből következően magában foglal egy fontos védelmi funkciót, a kimeneti áramkorlátozást. Ezek alapján a tápegységben árammódusú vezérlést alkalmazunk.
A kimeneti és bemeneti szűrés célja a fő energiabuszról érkező, illetve oda visszatáplált elektromágneses zavarok csökkentése. A műholdfedélzeti tudományos kísérletek sok esetben igen érzékenyek az elektromágneses interferenciára. A „beépített” zajforrások egyikét pont a fedélzeti egységek táplálását végző kapcsoló üzemű tápegységek jelentik. Ezért a fejlesztés során fontos cél a tápegység zavar-emissziójának minimalizálása, mely általában méréseken alapuló áramköri optimalizálást jelent.
A védelmi funkciójú áramkörök a tápegység helyes működését, valamint az általa táplált berendezés védelmét szolgálják. Amennyiben a műhold fő energiabusza a névleges érték alá csökken, a bemeneti alulfeszültség védelem letiltja a tápegység működését, így megakadályozva, hogy annak áramfelvétele túlzott mértékben megnövekedjen. Ezzel szemben a kimeneti túlfeszültség védelem magának a tápegységnek a meghibásodása esetén védi a táplált berendezést. A fentieken kívül beépítésre került még bemeneti áramkorlátozás is, mely a bekapcsolási tranziens alatt biztosítja, hogy a tápegység által felvett áram megfelelő érték alatt maradjon.
Az itt bemutatott nagy megbízhatóságú tápegység kifejlesztése a Magyar Űrkutatási Iroda támogatásával, a TP266/2008 azonosítójú kutatás-fejlesztési pályázat keretében valósult meg. A fejlesztés a BME Űrkutató Csoport utánpótlás kinevelését célzó oktatási programjának keretében zajlott. Ez és az ehhez hasonló fejlesztések minden lépése hallgatók aktív bevonásával történik, akik ezáltal gyakorlati tapasztalatra is szert tesznek valós űrkutatási projektekben. A fejlesztés eredményei, valamint a részt vevő hallgatók szakmai tapasztalatai további missziókban is felhasználhatóak lesznek.
Kocsis Gábor, Váradi Zsolt
Kapcsolódó cikkek:
Műholdfedélzeti nagy megbízhatóságú kapcsolóüzemű tápegység (1. rész)
Műholdfedélzeti energiaellátó rendszerek tervezése során a legfontosabb szempontok közé tartozik a megbízhatóság, valamint a jó hatásfokú működés biztosítása.
