39、航天器电源系统：组件、包装与系统实例解析

航天器电源系统：组件、包装与系统实例解析

1. 组件与包装的重要性

如今，大多数通信卫星设计在轨运行时长可达 15 年，单颗卫星在轨成本接近 5 亿美元。因此，设计的稳健性至关重要，且这种稳健性不仅体现在电气设计上。即便经过精心设计、最坏情况分析和测试的电路，也可能因焊点不良、元件过热或潜在静电放电损伤而失效。

稳健的包装设计同样重要，需满足发射、热冲击和长寿命等严格要求。包装设计涵盖最坏情况的有限元应力动力学和热分析。设计师需考虑组件、印刷电路板和相关外壳之间的热膨胀系数，分析和测试热传导与辐射路径，以预测电路板和器件结的最高温度。包装设计师要与电气设计师、热工程师、材料工程师、辐射工程师和可靠性工程师合作，权衡性能、成本和重量之间的关系。

2. 高可靠性太空级部件

尽管多数民用和国防卫星使用 S 级（太空级）组件，但随着制造技术的进步，新趋势是采用更多商业级高可靠性部件。不过，随着航天器寿命要求的提高（商业通信卫星现要求至少 15 年寿命），仍普遍使用经证实可靠性的太空级部件。多数航天器制造商建立并维护自己的批准部件清单，工程师应依据这些清单设计新产品。

特殊部件可能存在缺点，例如高精度、超低失调电压运算放大器可能需要高功率双轨电源，低功耗 BiCMOS PWM 可能无法承受高总剂量辐射。简化设计、减少部件数量和使用标准部件可降低航天器成本和周期时间。项目管理人员需重视部件规格、供应商选择和部件管理。

2.1 电阻器

开关型 DC - DC 转换器通常不将电阻器作为功率传输部分，但低阻值电阻器可作为电流感应器件。电阻器主要用于电源转换器的控制、保护和遥测电路。航天器常用的电阻器技术有薄膜和