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耐輻射產(chǎn)品系列如何應(yīng)對(duì)近地軌道應(yīng)用中的挑戰(zhàn)

發(fā)布時(shí)間:2022-10-19 18:23    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 近地軌道 , 耐輻射
作者:德州儀器

新興的新太空領(lǐng)域更令人興奮的一件事是發(fā)射大量近地軌道 (LEO) 衛(wèi)星,這些衛(wèi)星體積較小且經(jīng)濟(jì)可行,同時(shí)還具有抗輻射性和可靠性,增強(qiáng)了世界范圍內(nèi)的通信和連接。在以前的衛(wèi)星領(lǐng)域,大多數(shù)任務(wù)都在距地球高達(dá) 22,236 英里的地球同步軌道上執(zhí)行,并且預(yù)計(jì)持續(xù)時(shí)間超過(guò) 10 年,與之不同的是,LEO 衛(wèi)星的軌道距離地球更近,不超過(guò) 1,300 英里。由于這些衛(wèi)星相對(duì)容易更換,因此其工作壽命通常不到七年。

在符合嚴(yán)格預(yù)算并保持競(jìng)爭(zhēng)力的情況下,LEO 衛(wèi)星電子設(shè)計(jì)所面臨的主要挑戰(zhàn)是:
•        使用更小、集成度更高的元件來(lái)減小電路板尺寸。
•        為短周期設(shè)計(jì)找到交貨周期短的器件。
•        使用能承受太空惡劣條件的電子元件。

對(duì)于剛進(jìn)入航天領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員而言,航天領(lǐng)域具有陸地產(chǎn)品無(wú)法解決的特定挑戰(zhàn),其中包括:
•        輻射性能。
•        商用現(xiàn)成 (COTS) 器件中典型的控制工藝和材料變化。
•        衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于溫度波動(dòng)劇烈,因此會(huì)產(chǎn)生熱循環(huán)。
•        未密封塑料封裝的釋氣。

TI 的航天 EP 認(rèn)證流程攻克了上述挑戰(zhàn),因此無(wú)需再使用高風(fēng)險(xiǎn)和資源密集型升級(jí)篩選方法(之前偶爾使用)。升級(jí)篩選是在數(shù)據(jù)表規(guī)格之外的條件下對(duì)器件進(jìn)行電氣或環(huán)境測(cè)試的做法。雖然升級(jí)篩選有助于對(duì)航天器件性能進(jìn)行分類,但仍有許多風(fēng)險(xiǎn),如果在不完全了解器件的“配方”及其測(cè)試向量的情況下進(jìn)行升級(jí)篩選,則可能會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)故障和衛(wèi)星將在任務(wù)執(zhí)行期間正常運(yùn)行的錯(cuò)誤安全感。

抗輻射塑料器件如何降低風(fēng)險(xiǎn)

利用 TI 的經(jīng)認(rèn)證航天產(chǎn)品,設(shè)計(jì)人員和器件工程師能夠設(shè)計(jì)和驗(yàn)證其電路板,而無(wú)需考慮衛(wèi)星在 LEO 航天環(huán)境中的具體注意事項(xiàng)。航天 EP 產(chǎn)品無(wú)需考慮的部分注意事項(xiàng)包括:
•        受控基線流程。對(duì)于每款航天 EP 器件,TI 都在一個(gè)制造工廠、組裝場(chǎng)所和測(cè)試場(chǎng)所制造完成,以便減少各工廠在材料組合、輻射耐受性和電氣規(guī)格方面的差異。
•        輻射批次驗(yàn)收測(cè)試。航天 EP 器件經(jīng)過(guò)測(cè)試,至少確保每個(gè)晶圓批次的電離輻射總劑量 (TID) 為 20krad (Si)(對(duì)于能夠滿足更高 TID 額定量的器件,測(cè)試額定值更高),從而消除了任何批次間的輻射差異風(fēng)險(xiǎn)。這些器件在認(rèn)證期間通常具有高達(dá) 30krad (Si) 至 50krad (Si) 的 TID,可實(shí)現(xiàn)額外的輻射性能。(對(duì)于需要更高級(jí)別 TID 性能的項(xiàng)目,TI 以前的 QMLV 航天產(chǎn)品的額定值通常為 100krad(Si) 或更高。)
•        金線。航天 EP 器件僅使用金鍵合線,從而消除了銅在更嚴(yán)格的容差要求下可能發(fā)生的鍵合完整性和可靠性問題。
•        無(wú)錫須風(fēng)險(xiǎn)。由于太空中的惡劣條件,即使使用保形涂層,也要考慮錫須問題。為避免這種風(fēng)險(xiǎn),航天 EP 產(chǎn)品不使用錫含量高的端子。相反,涂層采用的是鎳-鈀-金或 63% 錫/37% 鉛。
•        工作溫度范圍。航天環(huán)境通常要求 -55°C 至 125°C 的溫度容差。將航天 EP 器件限定在該溫度范圍內(nèi)之后,就無(wú)需為工作溫度范圍進(jìn)行升級(jí)篩選,否則會(huì)使 TI 的保修失效并可能損壞飛行中使用的器件。
•        惡劣環(huán)境資質(zhì)認(rèn)證。航天 EP 產(chǎn)品接受特定于航天環(huán)境的補(bǔ)充認(rèn)證流程,如更嚴(yán)格的高加速應(yīng)力測(cè)試、對(duì)每個(gè)器件和增強(qiáng)材料組合的溫度循環(huán)測(cè)試,以便滿足 NASA 牽頭的美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì) E-495 釋氣規(guī)格要求。

加快產(chǎn)品推出時(shí)間表

憑借 TI 航天 EP 器件的質(zhì)量和可靠性,設(shè)計(jì)人員能夠更快地開發(fā)和驗(yàn)證新設(shè)計(jì)。在 TI.com 上的器件產(chǎn)品文件夾中,我們提供了針對(duì) LEO 要求優(yōu)化器件的所有輻射數(shù)據(jù)以及釋氣數(shù)據(jù)和可靠性報(bào)告。使用我們的詳細(xì)報(bào)告可以節(jié)省大量成本,因?yàn)樵?LEO 衛(wèi)星應(yīng)用中使用 COTS 產(chǎn)品時(shí),會(huì)在輻射測(cè)試、升級(jí)篩選和易生不良品分析方面投入大量費(fèi)用。
我們的報(bào)告包括:
•        針對(duì) TID 的輻射報(bào)告,包括 30krad (Si) 至 50krad (Si) 的特性數(shù)據(jù)和 20krad (Si) 至 50krad (Si) 的耐輻射加固保障數(shù)據(jù)
•        針對(duì)單粒子效應(yīng)的輻射報(bào)告,43MeVcm2/mg 的單粒子鎖定數(shù)據(jù)以及電源管理產(chǎn)品額外的破壞性單粒子和單粒子瞬變特性。
•        釋氣和可靠性報(bào)告,提供有關(guān)產(chǎn)品流程、可靠性數(shù)據(jù)、可追溯性和釋氣測(cè)試的信息。該報(bào)告中的信息有助于加快電路板認(rèn)證并減少對(duì)外部認(rèn)證工作的需求,從而更大限度地降低選擇新產(chǎn)品時(shí)所面臨的風(fēng)險(xiǎn),并使您確信器件從一開始就可以正常工作。

表 1 列出了完整的航天 EP 器件產(chǎn)品組合。

表 1:已發(fā)布的航天 EP 器件
產(chǎn)品資源立即從 TI store  訂購(gòu)
TPS7H4010-SEP 3.5V 至 32V 6A 同步降壓轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表TPS7H4010MRNPSEP
TPS7H4010MRNPTSEP
輻射報(bào)告 
TPS7H4003-SEP 3V 至 7V 18A 同步降壓轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表TPS7H4003MDDWSEP
TPS7H4003MDDWTSEP
輻射報(bào)告 
TPS73801-SEP 1A 低噪聲和快速瞬態(tài)響應(yīng) LDO數(shù)據(jù)表TPS73801MDCQPSEP
TPS73801MDCQTPSEP
輻射報(bào)告 
TPS7H1210-SEP 1A 低噪聲、小外形尺寸負(fù)電壓線性穩(wěn)壓器數(shù)據(jù)表TPS7H1210MRGWSEP
TPS7H1210MRGWTSEP
輻射報(bào)告 
TPS7H2221-SEP  5.5V 1.25A 小外形尺寸負(fù)載開關(guān)數(shù)據(jù)表PTPS7H2221MDCKTSEP
輻射報(bào)告
TPS7H5005-SEP 具有同步整流功能的抗輻射、2MHz、雙輸出 PWM 控制器數(shù)據(jù)表TPS7H5005MPWSEP
輻射報(bào)告
TPS7H5006-SEP 具有同步整流和死區(qū)時(shí)間設(shè)置功能的抗輻射 2MHz PWM 控制器數(shù)據(jù)表TPS7H5006MPWSEP
輻射報(bào)告
TPS7H5007-SEP 具有同步整流功能的抗輻射 2MHz PWM 控制器數(shù)據(jù)表TPS7H5007MPWSEP
輻射報(bào)告
TPS7H5008-SEP 抗輻射、2MHz、雙輸出 PWM 控制器數(shù)據(jù)表TPS7H5008MPWSEP
輻射報(bào)告
TL7700-SEP 40V 電源電壓監(jiān)測(cè)器數(shù)據(jù)表TL7700CMPWPSEP
TL7700CMPWTPSEP
輻射報(bào)告 
ADC128S102-SEP 八通道、50kSPS 至 1MSPS、12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)數(shù)據(jù)表ADC128S102PWTSEP
輻射報(bào)告即將發(fā)布
LMX2694-SEP 15GHz 寬帶 PLLatinum數(shù)據(jù)表LMX2694SRTCTSEP
file:///C:/Users/sanlang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif  
射頻合成器
  
 輻射報(bào)告
INA240-SEP 具有增強(qiáng)型 PWM 抑制功能的 80V 低側(cè)/高側(cè)、電流檢測(cè)放大器數(shù)據(jù)表INA240PMPWPSEP
INA240PMPWTPSEP
輻射報(bào)告 
OPA4H014-SEP 耐輻射四路 11MHz 低噪聲精密 RRIO JFET 放大器數(shù)據(jù)表OPA4H014PWSEP
OPA4H014PWTSEP
輻射報(bào)告即將發(fā)布 
LMH5485-SEP 采用航天級(jí)增強(qiáng)型塑料的抗輻射、850MHz 全差分放大器數(shù)據(jù)表PLMH5485DGKSEP
輻射報(bào)告即將發(fā)布
TLV1704-SEP 2.2V 至 36V 4 通道比較器數(shù)據(jù)表TLV1704AMPWPSEP
TLV1704AMPWTPSEP
輻射報(bào)告 
SN55HVD233-SEP 采用增強(qiáng)型航天塑料封裝且具有待機(jī)模式的 3.3V CAN 收發(fā)器數(shù)據(jù)表SN55HVD233MDTPSEP
輻射報(bào)告
SN65C1168E-SEP RS-422 雙路差分驅(qū)動(dòng)器和接收器數(shù)據(jù)表SN65C1168EMPWSEP
SN65C1168EMPWTSEP
輻射報(bào)告 
ISOS141-SEP 100Mbps 抗輻射、四通道、3/1 數(shù)字隔離器數(shù)據(jù)表ISOS141FDBQSEP
ISOS141FDBQTSEP
輻射報(bào)告 

太空的惡劣環(huán)境要求提高可靠性水平,以確保系統(tǒng)的安全。使用我們的航天 EP 器件產(chǎn)品組合,在下次發(fā)射任務(wù)中節(jié)省時(shí)間并降低風(fēng)險(xiǎn)。

其他資源



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