一种嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置

摘要

本发明公开了一种嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置，包括SEL状态信号采集电路、SEL状态信号处理电路、SEL遥测信号、分区CPU5、迟滞比较器、SEL解除驱动电路和电子开关装置8。本发明实现了对空间计算机单粒子闩锁的实时监测与控制，当空间计算机在太空中发生单粒子闩锁时，可以通过分区CPU来快速定位闩锁区域，通过控制SEL解除驱动电路和电子开关装置，断开该闩锁区域供电，保护器件及印制线不因闩锁受到损坏，同时可以恢复该区域的正常供电。在恢复正常工作的过程中，仅使空间计算机的部分功能暂时不能使用，不会影响到空间计算机的其他模块，将其的影响降至最低。

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式空间计算机单粒子闩锁技术领域，涉及一种嵌入式空 间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置。

背景技术

目前空间计算机单粒子闩锁普遍采用电阻或者限流器分区限流的方法， 在空间计算机某供电分区发生单粒子闩锁时，防止过大电流烧毁器件和供电 线路，将电流限制在某一安全范围内。单粒子闩锁后，解除方法普遍采用通 过继电器断开单机产品的电源。目前这种单粒子闩锁保护措施，只有才产品 功能异常时才能发现，实时性极差，容易在单粒子闩锁的情况下，因过大电 流时间太长烧毁产品。

申请号为200710118543.3的中国发明专利中，其公开的是一种板级的监 测与解除方法，通过组合逻辑电路进行控制。该方法存在一旦一种电源供电 的器件发生单粒子闩锁，会将其他供电电源断开，给系统带来的影响较大。 另一方面，在该发明专利中，如果因为其他原因导致供电短路引起的大电流， 会引起短路电源不停的上电断电，处于振荡状态。并且在宇航器一旦发射， 地面将无法对该部分电路进行控制。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时 监测与解除装置，以解决空间计算机单粒子闩锁不能被实时监测的缺陷，从 而避免给产品带来损害。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置，包括：

SEL状态信号采集电路，监测与其相连接的供电分区的电流大小，并将 所监测的电流信号转化为电压信号，还将电压信号发送给SEL状态信号处理 电路；

SEL状态信号处理电路，将接收到的电压信号进行放大处理，并将放大 处理后的电压信号分别发送给SEL遥测信号接收模块和迟滞比较器；

分区CPU，SEL遥测信号接收模块将接收到的信号作为SEL遥测信号发 送给分区CPU，分区CPU实时监测单粒子闩锁信号，在产生单粒子闩锁信 号时向SEL解除驱动电路发送关断电子开关装置的控制信号；在发出关断电 子开关装置的控制信号后，分区CPU启动定时器，间隔固定时间T1后向SEL 解除驱动电路发送控制信号，重新打开电子开关装置，恢复对负载的供电；

迟滞比较器，将接收到的电压信号与阈值电压进行比较，当接收的电压 信号大于设定的阈值电压时，则向SEL解除驱动电路发出关断电子开关装置 的控制信号；

SEL解除驱动电路，接收到分区CPU或者迟滞比较器输出的控制信号， 驱动电子开关装置的断开或者闭合；

电子开关装置，串联在供电分区与其负载之间，关断或者连接供电分区 对负载的供电。

所述的迟滞比较器的阈值电压是根据供电分区的额定工作电流大小所对 应的电压大小来设定的。

当供电分区输出工作电流大于闩锁电流阈值时，SEL状态信号采集电路 采集到的电压信号经SEL状态信号处理电路放大后与迟滞比较器的阈值电 压比较，迟滞比较器根据比较结果输出高电平，所输出控制信号控制SEL解 除驱动电路断开电子开关装置，使得供电分区给负载的供电断开；

于此同时，分区CPU将SEL状态信号处理电路发送的放大后的电压信 号作为SEL遥测信号接收，分区CPU在收到闩锁遥测信号后，判断单粒子 闩锁信号产生，也发送关断电子开关装置的控制信号给SEL解除驱动电路。

所述在间隔T1时间重启电子开关装置恢复对负载的供电后，若单粒子 闩锁仍未解除，迟滞比较器仍发出高电平的控制信号，分区CPU根据判产生 单粒子闩锁信号，迟滞比较器或分区CPU发出再次关断电子开关装置的信 号；分区CPU再次启动定时器，间隔固定时间T2后向SEL解除驱动电路发 送控制信号，T2>T1，重新打开电子开关装置，再次恢复对负载的供电。

所述分区CPU还记录产生单粒子闩锁信号的次数，如果连续多次打开/ 关断电子开关装置的操作均未能正常恢复负载的供电，则分区CPU发出该供 电区域发生短路的信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置， 实现了对空间计算机单粒子闩锁的实时监测与控制，当空间计算机在太空中 发生单粒子闩锁时，可以通过分区CPU来快速定位闩锁区域，通过控制SEL 解除驱动电路和电子开关装置，断开该闩锁区域供电，保护器件及印制线不 因闩锁受到损坏，同时可以恢复该区域的正常供电。在恢复正常工作的过程 中，仅使空间计算机的部分功能暂时不能使用，不会影响到空间计算机的其 他模块，对于宇航器系统来说，将其的影响降至最低。

本发明提供的嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置， 在分区CPU判断发送短路时，通过分区CPU、SEL解除驱动电路对电子开 关装置的控制，使其始终保持断电状态，避免了发生短路的供电区域对其他 区域的影响，避免了关断单机的供电系统。而现有技术中在判断发生短路后， 现有采用的操作是关断单机的供电系统；使在单粒子闩锁解除期间由单机断 电转变为单一供电分区断电，将给系统带来的负面影响降至最低，避免给产 品带来损害。

本发明提供的嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置， 还能够在宇航器发射后，可以通过地面发送遥控指令对分区CPU对供电分区 进行远程控制。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

其中，1、供电分区；2、SEL状态信号采集电路；3、SEL状态信号处 理电路；4、SEL遥测信号接收模块；5、分区CPU；6、迟滞比较器；7、SEL 解除驱动电路；8、电子开关装置；9、负载。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明 的解释而不是限定。

参见图1，嵌入式空间计算机单粒子闩锁自主实时监测与解除装置，包 括：

SEL状态信号采集电路2，监测与其相连接的供电分区1的电流大小， 并将所监测的电流信号转化为电压信号，还将电压信号发送给SEL状态信号 处理电路3；

SEL状态信号处理电路3，将接收到的电压信号进行放大处理，并将放 大处理后的电压信号分别发送给SEL遥测信号接收模块4和迟滞比较器6；

分区CPU5，SEL遥测信号接收模块4将接收到的信号作为SEL遥测信 号发送给分区CPU5，分区CPU实时监测单粒子闩锁信号，在产生单粒子闩 锁信号时向SEL解除驱动电路7发送关断电子开关装置8的控制信号；在发 出关断电子开关装置8的控制信号后，分区CPU5启动定时器，间隔固定时 间T1后向SEL解除驱动电路7发送控制信号，重新打开电子开关装置8， 恢复对负载9的供电；

迟滞比较器6，将接收到的电压信号与阈值电压进行比较，当接收的电 压信号大于设定的阈值电压时，则向SEL解除驱动电路7发出关断电子开关 装置8的控制信号；

SEL解除驱动电路7，接收到分区CPU5或者迟滞比较器6输出的控制 信号，驱动电子开关装置8的断开或者闭合；

电子开关装置8，串联在供电分区1与其负载9之间，关断或者连接供 电分区1对负载9的供电。

当供电分区输出工作电流大于闩锁电流阈值时，SEL状态信号采集电路 采集到的电压信号经SEL状态信号处理电路放大后与迟滞比较器的阈值电 压比较，迟滞比较器根据比较结果输出高电平，所输出控制信号控制SEL解 除驱动电路断开电子开关装置，使得供电分区给负载的供电断开；

于此同时，分区CPU将SEL状态信号处理电路发送的放大后的电压信 号作为SEL遥测信号接收，分区CPU在收到闩锁遥测信号后，判断单粒子 闩锁信号产生，也发送关断电子开关装置的控制信号给SEL解除驱动电路。

在间隔T1时间重启电子开关装置恢复对负载的供电后，若单粒子闩锁 仍未解除，迟滞比较器仍发出高电平的控制信号，分区CPU根据判产生单粒 子闩锁信号，迟滞比较器或分区CPU发出再次关断电子开关装置的信号；分 区CPU再次启动定时器，间隔固定时间T2后向SEL解除驱动电路发送控制 信号，T2>T1，重新打开电子开关装置，再次恢复对负载的供电。

分区CPU还记录产生单粒子闩锁信号的次数，如果连续多次打开/关断 电子开关装置的操作均未能正常恢复负载的供电，则分区CPU发出该供电区 域发生短路的信号。

所述的迟滞比较器的阈值电压是根据供电分区的额定工作电流大小所对 应的电压大小来设定的。比如，供电分区正常工作电流为200mA，设置闩锁 阈值电流为400mA。在该供电分区电流大于400mA时，单粒子闩锁自主实 时监测和解除装置监测到过流信号，关断了该分区供电。经过时间T1后， 重新给该供电分区加电。

具体的工作过程如下：

在供电分区1上电后，SEL状态信号采集电路2开始监测该供电分区1 的电流大小。SEL状态信号采集电路2将电流信号转化为电压信号后连接到 SEL状态信号处理电路3进行放大处理。处理完成的信号分别发送给SEL遥 测信号接收模块4，以及迟滞比较器6的正输入端。迟滞比较器6根据供电 分区1额定工作电流大小，设置有对应于单粒子闩锁阈值电流大小的阈值电 压。当供电分区1输出工作电流大于闩锁电流阈值时，SEL状态信号采集电 路2采集到的电压信号经SEL状态信号处理电路3放大后与迟滞比较器6的 阈值电压比较，使迟滞比较器6输出高电平，控制SEL解除驱动电路7断开 电子开关装置8，使得供电分区1给负载9的供电断开。于此同时，SEL状 态信号处理电路3将放大后的电压信号作为SEL遥测信号发送给分区CPU 5，分区CPU5在收到闩锁遥测信号判断单粒子闩锁信号产生后，也发送关 断电子开关装置8的控制信号给SEL解除驱动电路7。在关断电子开关装置 8后，CPU5启动定时器，间隔固定时间T1，通过发送指令，重新打开原闩 锁区域供电。

如果单粒子闩锁仍未解除，分区CPU将会第二次采集到SEL遥测信号， 并在再次关断电子开关装置8后，间隔固定时间T2(T2>T1)，再次打开供 电开关。如果连续三次(或者多次)均未能正常恢复供电，则有可能为该供电 区域发生短路。

这样空间计算机在太空中发生单粒子闩锁时，可以通过CPU5来快速定 位闩锁区域，通过控制装置，断开该闩锁区域供电，保护器件及印制线不因 闩锁受到损坏，同时可以恢复该区域的正常供电。在恢复正常工作的过程中， 仅使空间计算机的部分功能暂时不能使用，不会影响到空间计算机的其他模 块，对于宇航器系统来说，将其的影响降至最低。

在判断发生短路后，现有采用的操作是关断单机的供电系统；而本发明 通过分区CPU、SEL解除驱动电路对电子开关装置的控制，使其始终保持 断电状态，避免了发生短路的供电区域对其他区域的影响，避免了关断单机 的供电系统。在宇航器发射后，可以通过地面发送遥控指令，打开或关断供 电分区1的供电。

本发明所举的具体实施例仅是对此发明精神的诠释，本发明技术领域的 技术人员可以对描述的具体实施例进行修改或类似的方法替代，并不偏离本 发明的精神。