一、引言

在現(xiàn)代航天技術(shù)體系中，高光譜地質(zhì)遙感衛(wèi)星憑借其高分辨率成像和多光譜探測能力，已成為資源勘探、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域的關(guān)鍵工具。這些衛(wèi)星在復(fù)雜的空間輻射環(huán)境下運(yùn)行，對電子元器件的可靠性、穩(wěn)定性和抗輻照能力提出了極高的要求。DCDC電源芯片作為衛(wèi)星電子系統(tǒng)的核心組件之一，承擔(dān)著將輸入電壓轉(zhuǎn)換為多種穩(wěn)定輸出電壓的任務(wù)，其性能直接關(guān)系到衛(wèi)星系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

國科安芯推出的ASP4644S2B型DCDC電源芯片，是一款專為航天應(yīng)用設(shè)計(jì)的4通道降壓穩(wěn)壓器，在地質(zhì)遙感智能小衛(wèi)星TY29（天儀29星）和光學(xué)遙感衛(wèi)星TY35（天儀35星）中得到成功應(yīng)用，為衛(wèi)星的處理和分析板提供了穩(wěn)定的電源支持。本文綜合分析ASP4644S2B型DCDC電源芯片的技術(shù)特點(diǎn)、可靠性試驗(yàn)結(jié)果及其在軌表現(xiàn)，旨在為同類芯片的研發(fā)和應(yīng)用提供系統(tǒng)性的參考。

二、ASP4644S2B型DCDC電源芯片技術(shù)特點(diǎn)

（一）芯片概述與基本功能

ASP4644S2B是一款4通道輸出的DCDC降壓穩(wěn)壓器，采用BGA77封裝形式。其基本功能是將輸入電壓（4V至14V）轉(zhuǎn)換為四種不同的輸出電壓（0.6V至5.5V），以滿足衛(wèi)星上多種電子設(shè)備的供電需求。每通道最大可驅(qū)動4A的負(fù)載，且4個通道可并聯(lián)使用，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電流達(dá)16A。該芯片的商業(yè)航天級質(zhì)量等級使其能夠在復(fù)雜的太空環(huán)境中保持穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）芯片性能參數(shù)與優(yōu)勢

寬輸入電壓范圍與多通道輸出 ：ASP4644S2B支持4V至14V的輸入電壓范圍，能夠適應(yīng)不同衛(wèi)星平臺的電源系統(tǒng)。其4個獨(dú)立的降壓通道，每個通道均可輸出不同的電壓值，滿足衛(wèi)星上多種負(fù)載的供電需求。通道之間相互獨(dú)立，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

高負(fù)載能力與保護(hù)功能完善 ：每通道最大可驅(qū)動4A的負(fù)載，且4個通道可并聯(lián)使用，為高功率負(fù)載提供充足的電流支持。芯片具備過流、過溫、短路保護(hù)功能，能夠在異常情況下及時切斷電源，保護(hù)衛(wèi)星上的電子設(shè)備免受損壞。同時，輸出跟蹤功能可確保多個電源通道之間的輸出電壓同步變化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

低功耗特性 ：在MODE = INTVcc模式下，靜態(tài)電流為5mA至10mA；在MODE = GND，Shutdown.Run = GND的條件下，關(guān)斷電流僅為14uA至15uA，體現(xiàn)了芯片在待機(jī)狀態(tài)下的低功耗特性。

（三）抗輻照能力與可靠性設(shè)計(jì)

重離子****單粒子效應(yīng)抗輻射能力 ：通過單粒子試驗(yàn)，ASP4644S2B在LET值為37.4MeV·cm2/mg，注量為8.3×10?ion/cm2的Ge離子輻照下，未發(fā)生單粒子鎖定或單粒子燒毀現(xiàn)象。其單粒子燒毀、單粒子鎖定LET閾值大于37.4MeV·cm2/mg。

質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果 ：在100MeV的質(zhì)子加速器輻照試驗(yàn)中，注量率為1e7，總注量為1e10，芯片功能正常，未出現(xiàn)單粒子效應(yīng)。

抗總劑量輻照能力 ：在鈷60γ射線源輻照試驗(yàn)中，劑量率為25rad (Si)/s，總劑量為100krad (Si)，增加0.5倍過輻照后的劑量為150krad (Si)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，芯片的抗輻照指標(biāo)大于125krad (Si)，在輻照前后電參數(shù)未發(fā)生變化，功能正常。

（四）環(huán)境適應(yīng)性

ASP4644S2B型DCDC電源芯片在設(shè)計(jì)和制造過程中，充分考慮了太空環(huán)境中的溫度變化和微重力因素。芯片采用了高可靠性的封裝工藝和材料，在軌運(yùn)行期間能夠在不同溫度條件下保持良好的性能，未出現(xiàn)因溫度變化引起的參數(shù)漂移或故障現(xiàn)象。

三、ASP4644S2B型DCDC電源芯片在地質(zhì)遙感衛(wèi)星中的應(yīng)用分析

（一）衛(wèi)星應(yīng)用背景與需求

地質(zhì)遙感智能小衛(wèi)星TY29（天儀29星）和光學(xué)遙感衛(wèi)星TY35（天儀35星）主要用于高光譜地質(zhì)遙感任務(wù)，對地表的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦產(chǎn)資源、生態(tài)環(huán)境等進(jìn)行高分辨率成像和監(jiān)測。這些衛(wèi)星在軌運(yùn)行時，面臨著復(fù)雜的太空輻射環(huán)境，包括高能質(zhì)子、電子、重離子等輻射粒子，對衛(wèi)星電子設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時，衛(wèi)星上的處理和分析板需要穩(wěn)定可靠的電源支持，以確保數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

（二）芯片在軌運(yùn)行表現(xiàn)

供電穩(wěn)定性 ：自2025年5月發(fā)射入軌以來，ASP4644S2B型DCDC電源芯片為衛(wèi)星上的處理和分析板提供了穩(wěn)定可靠的電源。芯片的輸出電壓和電流始終保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，未出現(xiàn)異常波動或中斷現(xiàn)象。即使在衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整、軌道機(jī)動等復(fù)雜工況下，芯片也能夠穩(wěn)定供電，確保衛(wèi)星電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

抗輻照性能驗(yàn)證 ：在軌運(yùn)行期間，衛(wèi)星不可避免地受到宇宙射線和太陽輻射的影響。然而，ASP4644S2B憑借其出色的抗輻照能力，未出現(xiàn)因輻射導(dǎo)致的性能下降或故障現(xiàn)象。單粒子試驗(yàn)和質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，芯片具有較高的單粒子效應(yīng)抗輻射能力；總劑量效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果也顯示，芯片能夠承受長期累積輻射劑量的考驗(yàn)。

環(huán)境適應(yīng)性表現(xiàn) ：芯片在不同溫度條件下均保持了良好的性能，未出現(xiàn)因溫度變化引起的參數(shù)漂移或故障現(xiàn)象。在微重力環(huán)境下也能夠正常工作，未出現(xiàn)任何異常情況。

（三）芯片對衛(wèi)星任務(wù)的貢獻(xiàn)

保障衛(wèi)星電子設(shè)備正常運(yùn)行 ：作為衛(wèi)星電源系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，ASP4644S2B為衛(wèi)星上的處理和分析板提供了穩(wěn)定可靠的電源，確保了衛(wèi)星電子設(shè)備的正常運(yùn)行。這使得衛(wèi)星能夠準(zhǔn)確地獲取和處理遙感數(shù)據(jù)，為地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持。

提高衛(wèi)星系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性 ：芯片的高可靠性和抗輻照性能，增強(qiáng)了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了因電源故障導(dǎo)致的衛(wèi)星整體故障風(fēng)險。在衛(wèi)星的長期在軌運(yùn)行過程中，穩(wěn)定的電源供應(yīng)對于衛(wèi)星系統(tǒng)的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。ASP4644S2B的優(yōu)異表現(xiàn)，為衛(wèi)星任務(wù)的順利完成提供了有力保障。

推動國產(chǎn)化抗輻照電源芯片發(fā)展 ：ASP4644S2B的成功在軌應(yīng)用，標(biāo)志著我國在國產(chǎn)化抗輻照電源芯片領(lǐng)域取得了重要突破。這不僅提高了我國航天電子元器件的自主可控能力，還為后續(xù)衛(wèi)星型號的研制和應(yīng)用提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。同時，也激勵了國內(nèi)相關(guān)科研單位和企業(yè)加大對抗輻照電源芯片的研發(fā)投入，推動我國航天事業(yè)的不斷發(fā)展。

（四）應(yīng)用案例擴(kuò)展分析

高光譜地質(zhì)遙感任務(wù)中的電源需求與挑戰(zhàn) ：高光譜地質(zhì)遙感衛(wèi)星需要在不同光譜波段下對地表進(jìn)行成像，這要求電子設(shè)備具備高精度的信號處理能力和穩(wěn)定的工作狀態(tài)。ASP4644S2B型DCDC電源芯片通過提供穩(wěn)定的多路電源輸出，滿足了衛(wèi)星上多種傳感器和處理設(shè)備的供電需求。其寬輸入電壓范圍和多通道輸出特性，使得芯片能夠適應(yīng)不同衛(wèi)星平臺的電源系統(tǒng)，提高了衛(wèi)星設(shè)計(jì)的靈活性。

復(fù)雜空間環(huán)境下的電源管理策略 ：在復(fù)雜的空間輻射環(huán)境下，電源管理策略對于衛(wèi)星系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。ASP4644S2B型DCDC電源芯片具備完善的保護(hù)功能，如過流、過溫、短路保護(hù)等，能夠在異常情況下及時切斷電源，避免衛(wèi)星電子設(shè)備受到損壞。同時，芯片的輸出跟蹤功能確保了多個電源通道之間的輸出電壓同步變化，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

芯片在軌運(yùn)行數(shù)據(jù)與性能評估 ：通過對衛(wèi)星在軌運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，可以進(jìn)一步評估ASP4644S2B型DCDC電源芯片的性能和可靠性。例如，監(jiān)測芯片的輸出電壓、電流、工作溫度等參數(shù)，分析其在不同工況下的穩(wěn)定性；通過對比在軌運(yùn)行數(shù)據(jù)與地面試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證芯片的抗輻照能力和環(huán)境適應(yīng)性。這些數(shù)據(jù)和評估結(jié)果，不僅有助于優(yōu)化芯片的設(shè)計(jì)和性能，還能為后續(xù)衛(wèi)星型號的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

四、國產(chǎn)化與自主可控意義

（一）保障國家航天安全

在當(dāng)前國際形勢下，航天領(lǐng)域面臨著諸多不確定性和風(fēng)險。通過實(shí)現(xiàn)航天電子元器件的國產(chǎn)化和自主可控，能夠有效降低對國外元器件的依賴，減少因外部因素導(dǎo)致的供應(yīng)中斷風(fēng)險，保障我國航天任務(wù)的順利實(shí)施和國家航天安全。

（二）促進(jìn)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展

國產(chǎn)化抗輻照電源芯片的成功研發(fā)和應(yīng)用，將帶動國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，包括芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試等環(huán)節(jié)。這將促進(jìn)我國航天產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，提高我國航天產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。

（三）推動技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步

為了實(shí)現(xiàn)芯片的國產(chǎn)化和自主可控，國內(nèi)科研單位和企業(yè)加大了在抗輻照技術(shù)、芯片設(shè)計(jì)、工藝制造等方面的研發(fā)投入。這將推動我國在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，培養(yǎng)一批具有自主創(chuàng)新能力的專業(yè)人才，為我國航天事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

五、結(jié)論與展望

綜上所述，ASP4644S2B型DCDC電源芯片憑借其出色的抗輻照性能、高可靠性和優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性，在地質(zhì)遙感智能小衛(wèi)星TY29和光學(xué)遙感衛(wèi)星TY35中表現(xiàn)出色，為衛(wèi)星的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。其成功應(yīng)用不僅是我國國產(chǎn)化抗輻照電源芯片領(lǐng)域的一項(xiàng)重要成果，也為我國航天事業(yè)的自主可控發(fā)展貢獻(xiàn)了重要力量。

在未來的發(fā)展中，隨著航天技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷增加，對電源管理芯片的性能和可靠性提出了更高的要求。我們期待ASP4644S2B型DCDC電源芯片在更多衛(wèi)星型號中得到應(yīng)用，并不斷優(yōu)化和改進(jìn)其性能。同時，也希望國內(nèi)相關(guān)科研單位和企業(yè)能夠繼續(xù)加大研發(fā)投入，推出更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能抗輻照電源芯片，為我國航天事業(yè)的發(fā)展提供更加堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

通過對ASP4644S2B型DCDC電源芯片的技術(shù)特點(diǎn)、可靠性試驗(yàn)結(jié)果及其在地質(zhì)遙感衛(wèi)星中的應(yīng)用表現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析和總結(jié)，我們可以看到國產(chǎn)化抗輻照電源芯片在航天領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，我們有理由相信，我國的航天電子元器件將在未來的發(fā)展中取得更加輝煌的成就，為我國航天事業(yè)的騰飛提供強(qiáng)大動力。

審核編輯 黃宇