星载计算机电源管理与冗余架构 · 课程目录

01星载计算机电源系统概述

航天器电源系统组成、星载计算机电源需求分析、典型电源架构介绍。

02一次电源与二次电源

母线电压等级（28V/42V/100V）、DC-DC变换器选型、EMI滤波器设计要点。

03LDO线性稳压器原理与应用

LDO工作原理、压差与效率关系、在星载计算机中的应用场景、选型注意事项。

04开关电源拓扑 (Buck/Boost/Buck-Boost)

基本拓扑原理、连续与断续模式、电感与电容选型、实际设计案例。

⚙️ 非隔离

05隔离型电源拓扑 (Flyback/Forward/Push-Pull)

隔离需求分析、变压器设计要点、反馈环路补偿、航天级器件选型。

06电源上电时序控制

多电压域上电要求、上电时序控制器、FPGA/CPU上电序列设计、实际电路案例分析。

07电源监控与保护电路

电压监控芯片、电流检测技术、过压/欠压/过流保护、看门狗与电源复位。

08热设计与散热管理

星载环境热特性、功耗估算方法、散热方式（传导/辐射）、热仿真与测试验证。

09冗余架构基础

可靠性指标（MTBF/FIT）、冗余等级分类（冷备/温备/热备）、单点故障分析。

10冷备份冗余电源

二极管ORing电路、理想二极管控制器、冷备份切换逻辑、实际工程案例。

11热备份冗余电源

均流技术（droop/主动均流）、N+1冗余设计、热插拔控制器、ORing FET选型。

12电源管理总线 (PMBus)

PMBus协议基础、数字电源监控、遥测数据采集、故障记录与上报。

13FPGA电源设计

FPGA内核/IO/辅助电压要求、电源纹波噪声要求、去耦电容网络设计、PDN阻抗分析。

14CPU/GPU电源设计

动态电压频率调整（DVFS）、大电流电源设计、负载瞬态响应、多相Buck变换器。

15存储器电源设计

SDRAM/DDR电源要求、VTT端接电源、NAND Flash电源、掉电保护电路。

16模拟电路电源设计

运放/ADC/DAC电源噪声要求、低噪声LDO选型、电源滤波与隔离、地平面分割。

17电源完整性 (PI) 分析

目标阻抗法、去耦电容布局、电源平面设计、PI仿真工具使用。

18单粒子效应与电源加固

单粒子瞬态（SET）、单粒子闩锁（SEL）、加固技术（RHBD/TMR）、限流电路设计。

19总剂量效应与电源设计

总剂量（TID）对电源器件影响、辐射加固器件选型、降额设计原则、测试验证方法。

20电源系统FMEA分析

失效模式与影响分析流程、关键失效模式识别、风险优先级（RPN）评估、改进措施。

21电源系统FMECA分析

FMECA与FMEA区别、危害度分析、故障树分析（FTA）、可靠性预计。

22电源系统测试验证

功能测试、效率测试、纹波噪声测试、负载调整率测试、环境试验（热真空/振动）。

23电源系统BIT设计

机内测试（BIT）概念、电源BIT实现方案、故障诊断与隔离、BIT覆盖率分析。

24分布式电源架构

中间母线架构（IBA）、分比式电源（FPA）、负载点变换器（POL）、优缺点对比。

🏗️ 分布式

25集中式电源架构

集中式与分布式对比、母线电压选择、功率预算分配、典型应用场景。

🏛️ 集中式

26电源系统EMC设计

传导发射/辐射发射、屏蔽与滤波、接地技术、星载EMC标准（MIL-STD-461）。

27电源系统可靠性设计

降额设计、容差分析、最坏情况分析、寿命评估方法。

28电源系统数字化管理

数字电源控制器、PMBus遥测、自适应电压调节、故障预测与健康管理（PHM）。

29典型星载计算机电源方案分析

LEO卫星电源方案、GEO卫星电源方案、深空探测器电源方案、对比分析。

30电源系统设计工具与流程

设计工具（SIMPLIS/MATLAB/Altium）、设计流程、文档规范、评审要点。