航天級數字隔離如何滿足LEO衛星的高抗輻射和抗干擾要求

當今的太空競賽不僅僅是登陸新星球，還是通過由超級星座，又稱近地軌道(LEO)衛星，提供支持的全球寬帶連接，從而與地球更好地通信。與地面應用一樣，LEO衛星需要信號和電源隔離來防止接地電勢差同時提高抗噪性能，從而增強系統完整性和性能。

以前，設計人員采用光耦合器和脈沖變壓器等隔離技術來隔離航天器應用中的信號和電源，不過，這些技術的局限性會給隔離式子系統帶來挑戰。對于光耦合器，這些限制包括較差的抗輻射性能、有限的電氣性能和每個封裝的通道數有限，同時脈沖變壓器的尺寸較大，可能難以用于設計。

作為一種替代方案，采用塑料封裝的耐輻射SiO2數字隔離器（如ISOS141-SEP四通道數字隔離器）可通過具有以下特性的單粒子鎖定(SEL)和單粒子絕緣擊穿(SEDR)抗擾度來滿足LEO應用子系統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)規格和RLAT高達30krad(Si)，位移損傷(NDD)規格高達1×10^12n/cm^2（等效于1MeV）。

解決LEO衛星的隔離設計難題

通過應用簡報“如何在新興的LEO衛星應用中使用數字隔離器隔離信號”，了解如何在LEO衛星應用中使用數字隔離器隔離信號。

從信號隔離的角度而言，ISOS141-SEP可提供600V的更高連續工作電壓、100Mbps的更快數據速率、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用中的信號隔離，這些應用包括電源系統、電池管理系統(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）也有助于簡化系統設計，同時減輕重量。

圖1 航天器BMS中使用ISOS141-SEP數字隔離器隔離UART和GPIO信號

采用塑料封裝的數字隔離器可以隔離多個航天應用（從電力系統到通信有效載荷）中的信號。這些隔離器有助于簡化設計，提供抗輻射功能并在單個封裝中提供多通道解決方案，同時與現有解決方案相比保持高隔離完整性。這些先進特性將對與地球通信的LEO衛星的發展發揮重要作用。