如何缩小卫星，遥测子系统
文章作者:Allan Robinson
了解如何使用32通道驱动IC和多路复用器可以帮助卫星制造商减少下一代卫星指挥和遥测子系统的尺寸。
2017年有近1400颗卫星在轨道上运行。这些卫星服务于军事和商业目的，任务涵盖广泛的功能，如侦察、监视、成像、信号情报、气象、导航、电视和语音通信。随着任务数量的增长，客户对更多功能的需求也在增长。这需要更大的卫星有效载荷，迫使制造商增加其卫星子系统的尺寸、重量和功率(SWaP)。
本文讨论了ISL72813SEH 32通道驱动IC和ISL71841SEH多路复用器如何缩小下一代卫星指挥和遥测子系统的尺寸。研究这些组件可以发现，它们最多减少了50%的内存占用，同时将遥测数据输入和命令输出的数量增加了一倍。此外，我们将讨论命令输出电路的基本操作，以及它在整个遥测系统中的作用。我们将比较32通道驱动IC和8通道器件，并展示它如何显著减小电路尺寸。
图1显示了下一代卫星命令和遥测子系统的框图，通常具有数百个遥测输入和命令输出。32通道驱动器阵列控制用于打开和关闭推进系统推进器的继电器和螺线管，以改变轨道高度，配置有效载荷波导和同轴电缆开关，或打开电机以倾斜太阳能电池板。
图1:下一代指挥和遥测子系统框图。
ISL72813Seh 32通道驱动电路IC驱动继电器，波导和同轴电路的线圈，其可以在其线圈上需要高达500mA的电流和-28V。继电器，波导开关和同轴电路开关是航天器和卫星指挥子系统中使用的常见组件。ISL72813Seh的逻辑输入是TTL / CMOS兼容，允许容易地接口CPU，FPGA或μProcessors。
控制命令输出电路的操作
图2显示了卫星命令输出电路的框图。
图2:命令输出电路框图。
该电路由6个ISL72813SEH驱动芯片组成，允许192个命令输出。每一个输出到线圈继电器或螺线管在一个波导或同轴开关，需要- 28Vdc通过线圈激活他们的主电路。继电器线圈的电流小于100mA，而波导/同轴螺线管的电流可达500mA。来自这些设备的指令用于控制航天器中的通信有效载荷和其他子系统。
继电器和开关线圈的电源由连接在六个驱动器的共用发射器（VEE）的-30V DC电源提供。-30V DC源可提供高达500mA，以为ISL72813Seh输出供电。
ISL72813Seh设备具有五个逻辑输入（A0-A4），可选择32个驱动通道和启用引脚，可用于在驱动低时禁用所有32个通道。六个ISL72813Seh驱动器的每一个（A0-A4）逻辑引脚并联连接，如图2所示，并连接到五个FPGA逻辑输出。六个驱动程序的每个使能引脚都进入单独的FPGA输出逻辑引脚。一次只能激活ISL72813Seh 32个通道的一个通道。然而，通过驱动所有六个使能引脚高，可以同时打开最多六个通道。
当飞行计算机命令一个特定的驱动通道被激活时，FPGA将应用适当的逻辑信号来选择和启用该通道。然后它保持使能引脚高一个特定的时间，在所选通道的输出端产生−28V，瞬间驱动通道负载。
应用程序仅需要来自FPGA的12个逻辑输出来控制192个命令输出。六个ISL72813Seh设备的逻辑输入响应TTL逻辑电平，FPGA直接驱动3.3V或5V逻辑。
新设计的优点
较旧的设计使万博投注网址用离散电流驱动阵列来构建命令输出子系统。单个驱动器阵列IC最多包含20引脚LCC包中的八个达灵顿电流驱动程序。为了使用应用程序中的驱动器阵列IC，需要在达灵顿输入的每个达林顿输入和16级转换电路之间共享的外部阻塞二极管。由于驾驶员内部泄漏路径，需要Darlington驱动器的输入侧的二极管。电平移位电路允许5V逻辑控制驱动器阵列IC，当其接地连接到-30V时。每个电平移位电路由三个电阻器和一个晶体管组成。
图3显示了由一个ISL72813SEH部件取代的元件和电路，它取代了四个分立电流驱动阵列ic。同样被淘汰的还有32个阻塞二极管和16个电平漂移电路，其中包括48个电阻、16个晶体管和一对用于选择16个电平漂移电路中的一个的解码器ic。需要注意的是，对于一个有192个命令输出的电路卡，6个ISL72813SEH部件将替换24个离散驱动阵列部件、192个阻塞二极管、2个3到8个解码器和16个电平移动电路，其中包括48个电阻和16个晶体管。新的输出设计提供了比旧设计更好的2:1的足迹减少。
图3：组件替换为一个ISL72813Seh部分。
图4显示了ISL72813SEH的功能框图。它是一个辐射硬化32通道，高电压，高电流驱动电路集成电平移位器和5位到32位逻辑解码器。解码器选择32个可用的驱动器通道之一，它的启用引脚可以禁用所有32个通道。该器件集成了32个大电流互补达林顿驱动器，具有高电压、共发射极和开式集电极输出，击穿电压42V，峰值额定电流600mA。除了32个驱动通道和电平转移电路来参考所选通道的输出基到负电压外，ISL72813SEH的6个逻辑引脚控制32个驱动器，这消除了旧设计中使用的4:16解码器和16电平转移器。
图4：ISL72813SEH功能框图。