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如何满足航天级数字隔离?LEO卫星的高抗辐射和抗干扰要求
(2025年5月18日更新)

今天的太空比赛不仅仅是登陆新星球,还通过超级星座,也被称为近地轨道(LEO)卫星,提供全球宽带连接的支持,以便更好地与地球沟通。与地面应用程序一样,LEO卫星需要信号和电源隔离,以防止接地电势差,提高抗噪性,从而提高系统的完整性和性能。

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过去,设计师使用光耦合器、脉冲变压器等隔离技术来隔离航天器应用中的信号和电源。然而,这些技术的局限性将挑战隔离子系统。对于光耦合器,这些限制包括抗辐射性能差、电气性能有限各包装通道数量有限。同时,脉冲变压器尺寸大,可能难以设计。

塑料包装作为一种替代方案,具有耐辐射性SiO数字隔离器(如ISOS141-SEP四通道数字隔离器)可通过具有以下特性的单粒子锁定(SEL)单粒绝缘击穿(SEDR)满足抗扰性LEO应用子系统的抗辐射性能和抗干扰要求:LET=43MeV?cm^2/mg,总剂量的电离辐射(TID)规格和RLAT高达30krad(Si),位移损伤(NDD)规格高达1×10^12n/cm^2(等效于1MeV)。

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从信号隔离的角度来看,ISOS141-SEP可提供600V更高的连续工作电压,100Mbps数据速度快,传输延迟低,10.7ns和4ns通道间延迟(最大值),并提供100kV/μs的CMTI。该隔离性能可以改善各种航天器应用中的信号隔离,包括电源系统和电池管理系统(BMS)()通信的有效载荷。此外,该装置的尺寸较小(例如ISOS141-SEP的尺寸为4.90mmx3.90mm)它还有助于简化系统设计,减轻重量。

图1 航天器BMS中使用ISOS141-SEP隔离数字隔离器UART和GPIO信号

塑料包装的数字隔离器可以隔离多个太空应用程序(从电力系统到有效通信负载)中的信号。这些隔离器有助于简化设计,提供抗辐射功能,并在单个包装中提供多通道解决方案,并与现有解决方案相比保持高隔离完整性。这些先进的特性将与地球通信LEO卫星的发展起着重要的作用。

TI公司被热门关注的产品型号
MSP430F4152:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 16KB 闪存、512B SRAM、10 位 ADC、I2C/SPI/UART、比较器和 144 段 LCD 的 8MHz MCU
TLV9152:放大器
TI Dual, 16-V, 4.5-MHz, low-power operational amplifier
LM2904-N:放大器
TI Dual, 26-V, 1-MHz op amp
LP87332D-Q1:电源管理
TI 用于 J6 入门处理器的汽车类双路 3A 降压转换器和双路线性稳压器
SN74AHC157:逻辑和电压转换
TI 四路 2 线路至 1 线路数据选择器/多路复用器
LM321LV:放大器
TI 单路 5.5V、1MHz、3mV 失调电压运算放大器
OPA4342:放大器
TI Quad, 5.5-V, 1-MHz, low bias current (0.2-pA), RRIO operational amplifier
OPA1637:放大器
TI 高保真、高电压 (36V)、低噪声 (3.7nV/rtHz) Burr-Brown 音频全差分放大器
TPS55330:电源管理
TI 集成式 5A 24V 宽输入范围升压/SEPIC/反激式直流/直流稳压器
DAC7632:数据转换器
TI 具有串行接口的 16 位双电压输出 DAC
LM60-Q1:传感器
TI 汽车级、±2°C 模拟输出温度传感器
ADS61B23:数据转换器
TI 12 位、80MSPS 模数转换器 (ADC)
TPA3255:音频
TI 315W 立体声、600W 单声道、18V 至 53.5V 电源电压、模拟输入 D 类音频放大器
CD4035B-MIL:逻辑和电压转换
TI CMOS 4 级并行输入/并行输出移位寄存器
CD74ACT139:逻辑和电压转换
TI 双路 2 至 4 线路解码器/多路解复用器
LP211:放大器
TI 支持扩展温度、具有选通信号的低功耗差分比较器
OPA4251:放大器
TI 四路、15V 单电源、微功耗运算放大器
TCA9545A:接口
TI 具有中断、复位和电压转换功能的 4 通道、1.65V 至 5.5V I2C/SMBus 开关
SN74CB3Q3306A-EP:开关与多路复用器
TI 双路 FET 总线开关、2.5V/3.3V、低压高带宽总线开关
MSP430F4617:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 92KB 闪存、8KB SRAM、12 位 ADC、比较器、DMA、I2C/SPI/UART 和 160 段 LCD 的 8MHz MCU
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