Műholdfedélzeti nagy megbízhatóságú kapcsolóüzemű tápegység (1. rész)
(Rovat: Hazai kutatóhelyek és űripar, Korszerű oktatás - 2009.10.16 17:00.)

Műholdfedélzeti energiaellátó rendszerek tervezése során a legfontosabb szempontok közé tartozik a megbízhatóság, valamint a jó hatásfokú működés biztosítása.

Különösen igaz ez kisméretű műholdak esetén, ahol a napelemtáblák mérete erősen korlátozza a fedélzeti egységek által felhasználható energiát. A megbízhatósági megfontolásokat tekintve az űr, mint működési környezet számos követelményt támaszt a műhold alaprendszereivel szemben: ilyen a széles hőmérsékleti tartományban való működés, a sugárzásállóság, a vákuumban való működőképesség, valamint a pályára állítás okozta mechanikai terhelés elviselésének kritériuma. A fenti követelmények alapvetően meghatározzák a rendszertechnikai megfontolásokat, az áramköri tervezést és az alkatrészek kiválasztását is.

A jelen cikkünkben bemutatott tápegység alacsony pályás műholdak napelemes energiaellátó rendszerének egyik alapegysége, a vezérlő egység tápellátását biztosítja. A tápegység a műhold fő energiabuszára csatlakozik, kimenete pedig a vezérlő egység által igényelt feszültség- és áramviszonyokat biztosítja. Az energiaellátó rendszer vezérlő egységének legfontosabb funkciói a következők:

• a fedélzeti számítógép parancsainak fogadása,
• a rendszer állapotát leíró adatok küldése a számítógép számára,
• az energiaelosztó egység kapcsolóinak vezérlése.

Jelen esetben az egyszerűség és a flexibilitás érdekében az egység szintű tartalékolás biztosítja az egy pont meghibásodás elleni védelmet. A tápegység olyan vezérlő egységhez lett optimalizálva, mely szintén egység szintű, meleg redundanciával működik, vagyis két egymással teljesen ekvivalens áramkör táplálása egyszerre történik, és a fedélzeti számítógéppel való kommunikáció határozza meg, hogy melyik látja el a vezérlő funkciókat. Ezzel összhangban a vezérlő egység két azonos blokkja számára két meleg redundanciával működő tápegység szolgáltatja az energiát.

A kifejlesztett tápegység az ESA standard +28V-os, illetve az ezen feszültség közelében ingadozó – kisműholdaknál gyakran alkalmazott – változó buszfeszültségű architektúrához is jól illeszthető, így a legtöbb kisműholdas energiaellátó rendszerben alkalmazható. Mivel az energiaellátó rendszer vezérlő egysége ennél alacsonyabb (tipikusan 5 V, 3,3 V, vagy újabb rendszerekben akár ennél is alacsonyabb) tápfeszültséget igényel, ezért energiaellátását egy feszültségcsökkentő DC/DC konverter biztosítja. A tápegység funkcionális blokkvázlata az alábbi ábrán látható:

(Folytatjuk!)

Kocsis Gábor, Váradi Zsolt