Come l’isolamento digitale per uso spaziale riesce a soddisfare gli elevati requisiti per radiazioni e immunità nei satelliti LEO

Autore: Sadia Khan – Systems Engineer, Isolation Products, Texas Instruments  

Oggi la corsa allo spazio non riguarda solo l’atterraggio su nuovi mondi, ma è una corsa volta al miglioramento della nostra connettività globale a banda larga per mezzo di enormi costellazioni di satelliti detti LEO (Low Earth Orbit, orbita terrestre bassa). Analogamente alle applicazioni terrestri, i satelliti LEO necessitano di isolamento del segnale e di potenza per migliorare l’integrità e le prestazioni del sistema evitando le differenze di potenziale a terra e migliorando al tempo stesso l’immunità al rumore.

Tradizionalmente, i progettisti utilizzano tecnologie di isolamento come gli optoaccoppiatori e i trasformatori di impulso per isolare segnali e potenza in applicazioni nel campo dei veicoli spaziali. Le limitazioni di queste tecnologie, tuttavia, possono dare origine a problematiche per i sottosistemi isolati. Alcune delle limitazioni nel caso degli optoaccoppiatori sono, ad esempio, una scarsa tolleranza alle radiazioni, limitate prestazioni elettriche e limitato numero di canali per package, mentre i trasformatori di impulso risentono della maggiore dimensione dei footprint e delle possibili difficoltà nella loro progettazione.

In alternativa, gli isolatori digitali SiO2 tolleranti alle radiazioni in package di materiale plastico, come l’isolatore digitale a quattro canali ISOS141-SEP, possono soddisfare i requisiti in termini di prestazioni e immunità alle radiazioni dei sottosistemi per applicazioni LEO grazie all’immunità al latch-up a singolo evento (SEL) e alla perforazione del dielettrico a singolo evento (SEDR) per un LET = 43 MeVcm^2/mg, caratterizzazione della dose ionizzante totale (TID) e RLAT a 30 krad(Si) e caratterizzazione del danno da spostamento (NDD) a 1 × 10^12 n/cm^2 (equivalente a 1 MeV).

Risolvere le difficoltà di progettazione dell’isolamento per satelliti LEO

Scoprite come isolare i segnali con gli isolatori digitali in applicazioni per satelliti LEO grazie al brief applicativo «Come isolare i segnali con isolatori digitali nelle applicazioni emergenti per satelliti LEO».

Dal punto di vista dell’isolamento del segnale, ISOS141-SEP è in grado di fornire tensioni di lavoro continue più elevate pari a 600 V, velocità di trasmissione dati più elevate pari a 100 Mbps, ridotto ritardo di propagazione e sfasamento da canale a canale di 10,7 ns e 4 ns max, oltre a erogare 100 kV/μs di CMTI. Queste prestazioni di isolamento permettono di aumentare l’isolamento del segnale in una gran varietà di applicazioni nel campo dei veicoli spaziali, tra cui i sistemi di alimentazione, i sistemi di gestione delle batterie (BMS), come mostrato in Figura 1, e i carichi utili per le comunicazioni. Inoltre le minori dimensioni del footprint di questo dispositivo, ad esempio il footprint da 4,90 mm x 3,90 mm dell’ISOS141-SEP, contribuiscono a semplificare la progettazione del sistema, riducendone il peso al tempo stesso.

Figura 1: Segnali UART e GPIO isolati nel BMS di veicolo spaziale utilizzando l’isolatore digitale ISOS141-SEP.

Gli isolatori digitali in package in materiale plastico possono isolare i segnali in numerose applicazioni spaziali, dai sistemi di alimentazione fino ai carichi utili per le comunicazioni. Inoltre, contribuiscono a semplificare i progetti, offrono tolleranza alle radiazioni e costituiscono una soluzione multicanale in un singolo package, mantenendo al tempo stesso un’elevata integrità dell’isolamento rispetto alle soluzioni tradizionali. Questi sviluppi giocheranno un ruolo importante nell’evoluzione dei satelliti LEO che permettono di connettere il nostro mondo.

Risorse supplementari

Per saperne di più sui package in materiale plastico ottimizzate per l’uso spaziale, leggete l’articolo tecnico «Nuove soluzioni con materiali plastici ottimizzati per l’uso spaziale che permettono ai progettisti di realizzare applicazioni commerciali in orbita terrestre bassa».

 

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