Other Parts Discussed in Post: ISOS141-SEP

作者:德州儀器 Sadia Khan

新時代的太空競賽不只是比誰先登陸新世界,更是一場網路通訊戰,各國紛紛以低軌道  (LEO) 衛星布建巨型人造衛星群 (mega constellation),並透過全球寬頻連線技術追求更高的連網實力。LEO 衛星就和地球衛星一樣,需要透過訊號與電源隔離,避免接地電位差,同時提高雜訊抗擾度,進而提升系統完整性與性能。

在太空船應用上,設計人員為了實現訊號與電源隔離,過去一般採用光耦合器、脈衝變壓器等隔離技術。然而,這些元件本身的限制,可能阻礙隔離子系統的運作。光耦合器可能導致抗輻射度與電性能不佳、單一封裝通道數受限,而脈衝變壓器則有體積較大,難以融入設計等問題。

在這種情況下,使用塑膠封裝、耐輻射的二氧化矽 (SiO2) 數位隔離器是絕佳的替代方案,例如 TI 的 ISOS141-SEP 四通道數位隔離器。這類元件能滿足 LEO 應用在輻射性能與抗擾度上的規格要求,對於單粒子鎖定 (SEL) 及單粒子介質擊穿 (SEDR) 的抗擾度線性能量轉移 (LET) 為 43 MeV⋅cm^2/mg,總游離劑量 (TID) 與輻射批次驗收測試 (RLAT) 標準為 30krad (矽),中子位移損傷 (NDD) 為 1 × 10^12 n/cm^2 (1-MeV 等效)。


解決 LEO 衛星的隔離設計挑戰
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從訊號隔離的角度而言,ISOS141-SEP 能提供較高的連續工作電壓 (600V)、達 100 Mbps 的資料傳輸速率,且傳播延遲與通道間延遲時間差 (channel-to-channel skew) 皆極低,分別為  10.7 ns 與 4 ns (最大值),並提供 100 kV/μs 的 CMTI 範圍,如圖 1 所示。如此優異的隔離性能有效提升各類太空船應用的訊號隔離效果,包含電源系統、電池管理系統 (BMS)、通訊負載等。另外,ISOS141-SEP 尺寸僅有 4.90 mm x 3.90 mm,體積輕巧,能簡化系統設計、減輕整體重量。

 

1採用 ISOS141-SEP 數位隔離器之太空船 BMS 中的隔離 UART 與 GPIO 訊號

從電源系統到通訊負載,許多太空應用都能透過塑膠封裝的數位隔離器,實現訊號隔離的效果。與現有解決方案相比,這類元件不只能簡化設計、抗輻射,更能以單一封裝的形式提供多通道解決方案,並維持高隔離完整性。展望未來,這些優勢將進一步驅動 LEO 衛星技術發展,打造便捷的通訊世界。

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