電流檢測放大器如何監測衛星健康
發布時間:2021-02-17 來源:Kyle Stone 責任編輯:lina
【導讀】幾ji家jia商shang業ye衛wei星xing公gong司si以yi巨ju大da的de影ying響xiang力li進jin入ru了le太tai空kong領ling域yu,徹che底di改gai變bian了le這zhe一yi曾zeng經jing由you政zheng府fu資zi助zhu的de活huo動dong。希xi望wang將jiang電dian信xin巨ju型xing星xing座zuo,強qiang大da的de雷lei達da網wang絡luo以yi及ji增zeng強qiang的de光guang學xue成cheng像xiang平ping台tai開kai發fa成cheng低di地di球qiu軌gui道dao,中zhong地di球qiu軌gui道dao和he對dui地di靜jing止zhi赤chi道dao軌gui道dao的de公gong司si驅qu使shi每mei年nian發fa射she更geng多duo衛wei星xing的de需xu求qiu。這些任務使設計人員從以衛星設計為基礎,轉向以簡單的分立元件(例如運算放大器或晶體管)為基礎,轉而使用更高集成度的電路,這有助於節省設計工作,組裝和測試的時間。
幾ji家jia商shang業ye衛wei星xing公gong司si以yi巨ju大da的de影ying響xiang力li進jin入ru了le太tai空kong領ling域yu,徹che底di改gai變bian了le這zhe一yi曾zeng經jing由you政zheng府fu資zi助zhu的de活huo動dong。希xi望wang將jiang電dian信xin巨ju型xing星xing座zuo,強qiang大da的de雷lei達da網wang絡luo以yi及ji增zeng強qiang的de光guang學xue成cheng像xiang平ping台tai開kai發fa成cheng低di地di球qiu軌gui道dao,中zhong地di球qiu軌gui道dao和he對dui地di靜jing止zhi赤chi道dao軌gui道dao的de公gong司si驅qu使shi每mei年nian發fa射she更geng多duo衛wei星xing的de需xu求qiu。這些任務使設計人員從以衛星設計為基礎,轉向以簡單的分立元件(例如運算放大器或晶體管)為基礎,轉而使用更高集成度的電路,這有助於節省設計工作,組裝和測試的時間。
電流檢測放大器(CSA)非常適合整個衛星電子係統中的各種應用。在本文中,我將討論CSA如何通過實現諸如電源軌電流監視,負載點檢測和電動機驅動控製等功能來監視衛星配電係統和電動機的運行狀況和功能。
衛星電流監控
衛星CSA的最常見用例之一是監視主電源軌輸入電流以檢測單事件瞬態。由於CSA可以處理大於其輸入引腳電源電壓的電壓,因此它比傳統的運算放大器或其他分立解決方案(後者的共模輸入引腳電壓受放大器的電源電壓限製)提供了更大的設計靈活性。 。
CSA支持高端和低端傳感設計;您可以將係統配置為在負載之前或之後配備一個分流電阻,並可以監視預期的已交付負載電流中的異常情況,例如過流事件。表1總結了高端和低端實現的權衡。
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高端 |
低端 |
|
實作 |
差分輸入 |
單路或差分輸入 |
|
地麵幹擾 |
沒有 |
是 |
|
普通電壓 |
接近供應 |
接近地麵 |
|
共模抑製比要求 |
更高 |
降低 |
|
負載短路檢測 |
是 |
沒有 |
我們的QML V級空間等級CSA INA901-SP能夠進行高邊和低邊檢測,輸入電壓範圍為–15 V至65 V,輻射強度為50克拉(Si),低劑量率和單事件閂鎖(SEL)免疫力的最大保證(RHA)規範,其特征是LET EFF = 75 MeV-cm 2 / mg SEL。該INA901-SP有助於最大限度地減少從過流事件需要監控電源軌的健康和保護衛星係統的設備數量。
負載點檢測
利用CSA進行負載點檢測對於收集有關重要係統組件的數據,以確定特定係統負載的運行狀況或功耗很有用。使用來自CSA的數據,係統可以做出數據驅動的決策,例如自校準或節流負載組件,以確保正常運行之外的正常運行。CSA的精度,高電壓範圍和與電源電壓無關的共模範圍使您可以更輕鬆地監視關鍵任務組件並幫助確保任務成功。
電動應用
在電機驅動應用中,電機驅動器電路生成脈寬調製(PWM)信xin號hao以yi精jing確que控kong製zhi電dian機ji的de運yun行xing。這zhe些xie調tiao製zhi信xin號hao要yao經jing過guo與yu每mei個ge電dian動dong機ji相xiang位wei一yi致zhi的de監jian視shi電dian路lu,該gai監jian視shi電dian路lu為wei控kong製zhi電dian路lu傳chuan遞di反fan饋kui信xin息xi。由you於yu與yu理li論lun放fang大da器qi相xiang比bi,實shi際ji放fang大da器qi不bu夠gou理li想xiang,因yin此ci,放fang大da器qi無wu法fa充chong分fen抑yi製zhi共gong模mo電dian壓ya的de大daPWM驅(qu)動(dong)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)階(jie)躍(yue)會(hui)影(ying)響(xiang)輸(shu)出(chu),因(yin)此(ci)可(ke)能(neng)會(hui)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)。實(shi)際(ji)的(de)放(fang)大(da)器(qi)沒(mei)有(you)無(wu)限(xian)的(de)共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi),並(bing)且(qie)在(zai)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)出(chu)現(xian)了(le)與(yu)每(mei)個(ge)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)階(jie)躍(yue)相(xiang)對(dui)應(ying)的(de)不(bu)希(xi)望(wang)有(you)的(de)波(bo)動(dong)。圖(tu)1顯示了競爭設備的輸出,而圖2顯示了INA240-SEP輸出。

圖1:競爭對手的輸出與PWM輸入的關係

圖2:INA240-SEP輸出與PWM輸入的關係
這些輸出波動可能會很大,並且取決於放大器的特性,可能會花費大量時間才能在輸入躍遷後穩定下來。利用INA240-SEP中增強的PWM抑製技術,有助於在使用PWM信號的係統中為大型共模瞬變(ΔV/Δt)提(ti)供(gong)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)抑(yi)製(zhi),這(zhe)在(zai)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)和(he)螺(luo)線(xian)管(guan)應(ying)用(yong)中(zhong)尤(you)其(qi)有(you)用(yong)。此(ci)功(gong)能(neng)可(ke)實(shi)現(xian)準(zhun)確(que)的(de)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang),同(tong)時(shi)減(jian)少(shao)瞬(shun)變(bian)並(bing)降(jiang)低(di)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)上(shang)的(de)相(xiang)關(guan)恢(hui)複(fu)紋(wen)波(bo)。
的INA240-SEP是封裝在空間增強塑料的超精密裝置,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耐輻射產品組合的一部分,即“太空增強塑料”(Space EP)至30克拉(Si)RHA的SEL抗擾度,在125時為43 MeV-cm 2 / mg °C,針對低地球軌道應用。
結論
電流感測為係統提供了許多好處,包括優化的性能,改進的可靠性以及狀態監視功能,以保護係統生命。由於空間級CSA可以直接測量並獲得高度準確的結果,因此它們可以幫助係統在最惡劣的環境中正常運行多年。
(來源:TI,作者:Kyle Stone)
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