航天級(jí)數(shù)字隔離如何滿足LEO衛(wèi)星的高抗輻射和抗干擾要求

當(dāng)今的太空競(jìng)賽不僅僅是登陸新星球，還是通過(guò)由超級(jí)星座，又稱近地軌道(LEO)衛(wèi)星，提供支持的全球?qū)拵нB接，從而與地球更好地通信。與地面應(yīng)用一樣，LEO衛(wèi)星需要信號(hào)和電源隔離來(lái)防止接地電勢(shì)差同時(shí)提高抗噪性能，從而增強(qiáng)系統(tǒng)完整性和性能。

以前，設(shè)計(jì)人員采用光耦合器和脈沖變壓器等隔離技術(shù)來(lái)隔離航天器應(yīng)用中的信號(hào)和電源，不過(guò)，這些技術(shù)的局限性會(huì)給隔離式子系統(tǒng)帶來(lái)挑戰(zhàn)。對(duì)于光耦合器，這些限制包括較差的抗輻射性能、有限的電氣性能和每個(gè)封裝的通道數(shù)有限，同時(shí)脈沖變壓器的尺寸較大，可能難以用于設(shè)計(jì)。

作為一種替代方案，采用塑料封裝的耐輻射SiO2數(shù)字隔離器（如ISOS141-SEP四通道數(shù)字隔離器）可通過(guò)具有以下特性的單粒子鎖定(SEL)和單粒子絕緣擊穿(SEDR)抗擾度來(lái)滿足LEO應(yīng)用子系統(tǒng)的抗輻射性能和抗干擾要求：LET=43MeV?cm^2/mg，電離輻射總劑量(TID)規(guī)格和RLAT高達(dá)30krad(Si)，位移損傷(NDD)規(guī)格高達(dá)1×10^12n/cm^2（等效于1MeV）。

解決LEO衛(wèi)星的隔離設(shè)計(jì)難題

通過(guò)應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)“如何在新興的LEO衛(wèi)星應(yīng)用中使用數(shù)字隔離器隔離信號(hào)”，了解如何在LEO衛(wèi)星應(yīng)用中使用數(shù)字隔離器隔離信號(hào)。

從信號(hào)隔離的角度而言，ISOS141-SEP可提供600V的更高連續(xù)工作電壓、100Mbps的更快數(shù)據(jù)速率、低傳播延遲以及10.7ns和4ns（最大值）的通道間延遲，并提供100kV/μs的CMTI。該隔離性能可以提高各種航天器應(yīng)用中的信號(hào)隔離，這些應(yīng)用包括電源系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)（如圖1所示）和通信有效載荷。此外，該器件較小的尺寸（例如ISOS141-SEP的尺寸為4.90mmx3.90mm）也有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)減輕重量。

圖1 航天器BMS中使用ISOS141-SEP數(shù)字隔離器隔離UART和GPIO信號(hào)

采用塑料封裝的數(shù)字隔離器可以隔離多個(gè)航天應(yīng)用（從電力系統(tǒng)到通信有效載荷）中的信號(hào)。這些隔離器有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，提供抗輻射功能并在單個(gè)封裝中提供多通道解決方案，同時(shí)與現(xiàn)有解決方案相比保持高隔離完整性。這些先進(jìn)特性將對(duì)與地球通信的LEO衛(wèi)星的發(fā)展發(fā)揮重要作用。