Microchip Technology 宣布推出屬于其空間系統(tǒng)管理器 (SSM) 產(chǎn)品系列的抗輻射混合信號電機控制器。在太空任務中，空間和重量總是具有挑戰(zhàn)性。借助這款新產(chǎn)品，Microchip 通過提供新的 LX7720 控制器來增強其產(chǎn)品組合。新型 LX7720 為多軸指向機構和光學元件的精確運動控制提供機器人控制解決方案。它減少了外部組件的數(shù)量，減少了對空間環(huán)境有害的電勢。同時，BOM 的減少也減輕了設備的重量，這在太空任務中一直是個問題。LX7720 提供四個半橋 N 通道金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 驅動器、四個浮動差分電流傳感器、

空間環(huán)境

太陽風、宇宙射線和范艾倫的波段對電子電路進行了測試。這些輻射主要由電子、質子、中微子、正電子、光子等具有電離能力的粒子組成，能夠破壞原子間的共價鍵。

由于電離，場效應晶體管（例如 MOSFET）和雙極結型晶體管 (BJT) 都會在晶體管中發(fā)生損壞。在 MOSFET 的情況下，電離是由影響二氧化硅（絕緣層）的帶電粒子引起的；它通過將電子-空穴對引導到氧化物-硅界面來誘導電子-空穴對的斷裂，在那里它會產(chǎn)生“陷阱”狀態(tài)，從而減少有效載流子的數(shù)量，從而降低晶體管的閾值電壓。相反，在 BJT 中，這些粒子會增加基極電流，因此會降低整體增益。

每個單粒子效應 (SEE) 背后的機制包括粒子通過后設備敏感區(qū)域中的電荷積累。一列直徑從幾百納米到幾微米的電子-空穴對通過半導體器件中的哥倫比亞相互作用沿路徑釋放。根據(jù)幾個因素，粒子可能會導致不可觀察的影響、微處理器電路操作的瞬態(tài)干擾、邏輯狀態(tài)的變化（SEU、SEL）或對設備或集成電路（SEGR、SEBO）的永久性損壞。

近年來，多種因素的變化共同降低了進入太空的成本。微型低地球軌道 (LEO) 衛(wèi)星為各種科學任務提供了有用的數(shù)據(jù)。

太空中的電子系統(tǒng)必須承受極端溫度和相關的熱循環(huán)，這會使集成電路及其封裝承受機械應力。然而，與傳統(tǒng)的“太空定制”組件相比，新型太空塑料集成電路可以為較低高度的任務提供成本和尺寸優(yōu)勢。

運動控制

航天器依靠電動機來實現(xiàn)姿態(tài)控制、展開機制和超精細運動等重要功能。在這些應用中，電動機必須在高真空、輻射和高工作溫度環(huán)境中具有較長的使用壽命和高可靠性。

可以使用永磁同步電機 (PMSM) 和微步進電機。步進電機不需要 PMSM 實現(xiàn)磁場定向或其他控制系統(tǒng)所需的計算密集型 PI 控制回路，但加速/減速和絕對扭矩性能較差。

在空間應用中，需要最高級別的可靠性，因為除了某些工作條件外，衛(wèi)星發(fā)射后無法進行維修或重新校準。通過對發(fā)動機進行數(shù)字控制，可以實施復雜的故障檢測算法，以優(yōu)化性能，從而優(yōu)化發(fā)動機的使用壽命。通過數(shù)字控制，可以最大限度地減少衛(wèi)星太陽能電池板產(chǎn)生的能量消耗或存儲在其電池中的能量。

Microchip 重點介紹了 LX7720 如何與高達 40 kHz PWM 的傳統(tǒng) NMOS 電機驅動晶體管和 12 位球場中的電機電流測量一起工作（使用 sigma-delta ADC，在延遲和精度之間存在直接的權衡）。隨著 FPGA 以越來越高的頻率運行（Microchip 的 RT PolarFire ? FPGA 的數(shù)學模塊運行頻率高達 450 MHz），頻率也隨之上升以提高精度。使用 GaN FET 作為功率晶體管，可以使用 GHz+ 時鐘實現(xiàn) 200 kHz+ 范圍內(nèi)的 PWM，以實現(xiàn) 12 位+ 精度。

航天器電子工程師喜歡在驅動端實施高側電流檢測電阻器并測量輸入/輸出每個繞組的雙向電流，這是一種低成本且緊湊的方法，在 180°C 溫度范圍內(nèi)運行時不會出現(xiàn)任何問題。這要求 LX7720 包含浮動差分放大器來測量感應電壓，并且與無刷直流電機和步進電機同樣有效。其他電流感應技術（例如感應變壓器）也很好，因為您最終需要獲取電壓。

圖 1：帶有 LX7720 的典型電機驅動器系統(tǒng)（來源：Microchip）

衛(wèi)星和其他空間儀器系統(tǒng)包含許多用于發(fā)動機控制的應用。這些應用包括精確控制也用于科學研究的鏡子和透鏡的運動。通過旋轉和位置檢測，LX7720 為無刷直流電機 (BLDC)、永磁同步電機 (PMSM) 和其他最常用于太空的電機提供電機驅動器和線性執(zhí)行器的伺服控制。LX7720 已通過 MIL-PRF-38535 V 類和 Q 類認證。LX7720 可提供高達 100 krad 的 TID（總電離劑量）和高達 50 krad 的最低單事件暴露率（ELDRS，增強型低劑量率敏感度）的輻射耐受性。

審核編輯：湯梓紅