航天级数字隔离如何满足LEO卫星的高抗辐射和抗干扰要求

当今的太空竞赛不仅仅是登陆新星球，还是通过由超级星座，又称近地轨道（LEO）卫星，提供支持的全球宽带连接，从而与地球更好地通信。与地面应用一样，LEO卫星需要信号和电源隔离来防止接地电势差同时提高抗噪性能，从而增强系统完整性和性能。

以前，设计人员采用光耦合器和脉冲变压器等隔离技术来隔离航天器应用中的信号和电源，不过，这些技术的局限性会给隔离式子系统带来挑战。对于光耦合器，这些限制包括较差的抗辐射性能、有限的电气性能和每个封装的通道数有限，同时脉冲变压器的尺寸较大，可能难以用于设计。

作为一种替代方案，采用塑料封装的耐辐射SiO2数字隔离器（如ISOS141-SEP四通道数字隔离器）可通过具有以下特性的单粒子锁定（SEL）和单粒子绝缘击穿（SEDR）抗扰度来满足LEO应用子系统的抗辐射性能和抗干扰要求：LET=43MeV⋅cm^2/mg，电离辐射总剂量（TID）规格和RLAT高达30krad（Si），位移损伤（NDD）规格高达1×10^12n/cm^2（等效于1MeV）。

从信号隔离的角度而言，ISOS141-SEP可提供600V的更高连续工作电压、100Mbps的更快数据速率、低传播延迟以及10.7ns和4ns（最大值）的通道间延迟，并提供100kV/μs的CMTI。该隔离性能可以提高各种航天器应用中的信号隔离，这些应用包括电源系统、电池管理系统（BMS）（如图1所示）和通信有效载荷。此外，该器件较小的尺寸（例如ISOS141-SEP的尺寸为4.90mmx3.90mm）也有助于简化系统设计，同时减轻重量。

图1：航天器BMS中使用ISOS141-SEP数字隔离器隔离UART和GPIO信号。

采用塑料封装的数字隔离器可以隔离多个航天应用（从电力系统到通信有效载荷）中的信号。这些隔离器有助于简化设计，提供抗辐射功能并在单个封装中提供多通道解决方案，同时与现有解决方案相比保持高隔离完整性。这些先进特性将对与地球通信的LEO卫星的发展发挥重要作用。