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電流檢測放大器如何監(jiān)測衛(wèi)星健康

發(fā)布時(shí)間:2021-02-17 來源:Kyle Stone 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】幾家商業(yè)衛(wèi)星公司以巨大的影響力進(jìn)入了太空領(lǐng)域,徹底改變了這一曾經(jīng)由政府資助的活動(dòng)。希望將電信巨型星座,強(qiáng)大的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)以及增強(qiáng)的光學(xué)成像平臺(tái)開發(fā)成低地球軌道,中地球軌道和對地靜止赤道軌道的公司驅(qū)使每年發(fā)射更多衛(wèi)星的需求。這些任務(wù)使設(shè)計(jì)人員從以衛(wèi)星設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),轉(zhuǎn)向以簡單的分立元件(例如運(yùn)算放大器或晶體管)為基礎(chǔ),轉(zhuǎn)而使用更高集成度的電路,這有助于節(jié)省設(shè)計(jì)工作,組裝和測試的時(shí)間。
  
幾家商業(yè)衛(wèi)星公司以巨大的影響力進(jìn)入了太空領(lǐng)域,徹底改變了這一曾經(jīng)由政府資助的活動(dòng)。希望將電信巨型星座,強(qiáng)大的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)以及增強(qiáng)的光學(xué)成像平臺(tái)開發(fā)成低地球軌道,中地球軌道和對地靜止赤道軌道的公司驅(qū)使每年發(fā)射更多衛(wèi)星的需求。這些任務(wù)使設(shè)計(jì)人員從以衛(wèi)星設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),轉(zhuǎn)向以簡單的分立元件(例如運(yùn)算放大器或晶體管)為基礎(chǔ),轉(zhuǎn)而使用更高集成度的電路,這有助于節(jié)省設(shè)計(jì)工作,組裝和測試的時(shí)間。
 
電流檢測放大器(CSA)非常適合整個(gè)衛(wèi)星電子系統(tǒng)中的各種應(yīng)用。在本文中,我將討論CSA如何通過實(shí)現(xiàn)諸如電源軌電流監(jiān)視,負(fù)載點(diǎn)檢測和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制等功能來監(jiān)視衛(wèi)星配電系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況和功能。
 
衛(wèi)星電流監(jiān)控
 
衛(wèi)星CSA的最常見用例之一是監(jiān)視主電源軌輸入電流以檢測單事件瞬態(tài)。由于CSA可以處理大于其輸入引腳電源電壓的電壓,因此它比傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器或其他分立解決方案(后者的共模輸入引腳電壓受放大器的電源電壓限制)提供了更大的設(shè)計(jì)靈活性。 。
 
CSA支持高端和低端傳感設(shè)計(jì);您可以將系統(tǒng)配置為在負(fù)載之前或之后配備一個(gè)分流電阻,并可以監(jiān)視預(yù)期的已交付負(fù)載電流中的異常情況,例如過流事件。表1總結(jié)了高端和低端實(shí)現(xiàn)的權(quán)衡。
 

 

高端

低端

實(shí)作

差分輸入

單路或差分輸入

地面干擾

沒有

普通電壓

接近供應(yīng)

接近地面

共模抑制比要求

更高

降低

負(fù)載短路檢測

沒有

表1:高端檢測與低端檢測
 
我們的QML V級空間等級CSA  INA901-SP能夠進(jìn)行高邊和低邊檢測,輸入電壓范圍為–15 V至65 V,輻射強(qiáng)度為50克拉(Si),低劑量率和單事件閂鎖(SEL)免疫力的最大保證(RHA)規(guī)范,其特征是LET EFF = 75 MeV-cm 2 / mg SEL。該INA901-SP有助于最大限度地減少從過流事件需要監(jiān)控電源軌的健康和保護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量。
 
負(fù)載點(diǎn)檢測
 
利用CSA進(jìn)行負(fù)載點(diǎn)檢測對于收集有關(guān)重要系統(tǒng)組件的數(shù)據(jù),以確定特定系統(tǒng)負(fù)載的運(yùn)行狀況或功耗很有用。使用來自CSA的數(shù)據(jù),系統(tǒng)可以做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策,例如自校準(zhǔn)或節(jié)流負(fù)載組件,以確保正常運(yùn)行之外的正常運(yùn)行。CSA的精度,高電壓范圍和與電源電壓無關(guān)的共模范圍使您可以更輕松地監(jiān)視關(guān)鍵任務(wù)組件并幫助確保任務(wù)成功。
 
電動(dòng)應(yīng)用
 
在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路生成脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)以精確控制電機(jī)的運(yùn)行。這些調(diào)制信號(hào)要經(jīng)過與每個(gè)電動(dòng)機(jī)相位一致的監(jiān)視電路,該監(jiān)視電路為控制電路傳遞反饋信息。由于與理論放大器相比,實(shí)際放大器不夠理想,因此,放大器無法充分抑制共模電壓的大PWM驅(qū)動(dòng)輸入電壓階躍會(huì)影響輸出,因此可能會(huì)受到影響。實(shí)際的放大器沒有無限的共模抑制,并且在放大器輸出端出現(xiàn)了與每個(gè)輸入電壓階躍相對應(yīng)的不希望有的波動(dòng)。圖1顯示了競爭設(shè)備的輸出,而圖2顯示了INA240-SEP輸出。
 
 電流檢測放大器如何監(jiān)測衛(wèi)星健康
圖1:競爭對手的輸出與PWM輸入的關(guān)系
 
 電流檢測放大器如何監(jiān)測衛(wèi)星健康
圖2:INA240-SEP輸出與PWM輸入的關(guān)系
 
這些輸出波動(dòng)可能會(huì)很大,并且取決于放大器的特性,可能會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間才能在輸入躍遷后穩(wěn)定下來。利用INA240-SEP中增強(qiáng)的PWM抑制技術(shù),有助于在使用PWM信號(hào)的系統(tǒng)中為大型共模瞬變(ΔV/Δt)提供高水平的抑制,這在電機(jī)驅(qū)動(dòng)和螺線管應(yīng)用中尤其有用。此功能可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的電流測量,同時(shí)減少瞬變并降低輸出電壓上的相關(guān)恢復(fù)紋波。
 
的INA240-SEP是封裝在空間增強(qiáng)塑料的超精密裝置,其能夠-4-V的與0.2%的增益誤差80-V的共模電壓; 增益漂移為2.5 ppm /°C; 以及±25μV的偏移電壓,這是TI耐輻射產(chǎn)品組合的一部分,即“太空增強(qiáng)塑料”(Space EP)至30克拉(Si)RHA的SEL抗擾度,在125時(shí)為43 MeV-cm 2 / mg °C,針對低地球軌道應(yīng)用。
 
結(jié)論
 
電流感測為系統(tǒng)提供了許多好處,包括優(yōu)化的性能,改進(jìn)的可靠性以及狀態(tài)監(jiān)視功能,以保護(hù)系統(tǒng)生命。由于空間級CSA可以直接測量并獲得高度準(zhǔn)確的結(jié)果,因此它們可以幫助系統(tǒng)在最惡劣的環(huán)境中正常運(yùn)行多年。
(來源:TI,作者:Kyle Stone)
 
 
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