电流检测放大器如何监测卫星健康

品慧电子讯几家商业卫星公司以巨大的影响力进入了太空领域，彻底改变了这一曾经由政府资助的活动。希望将电信巨型星座，强大的雷达网络以及增强的光学成像平台开发成低地球轨道，中地球轨道和对地静止赤道轨道的公司驱使每年发射更多卫星的需求。这些任务使设计人员从以卫星设计为基础，转向以简单的分立元件（例如运算放大器或晶体管）为基础，转而使用更高集成度的电路，这有助于节省设计工作，组装和测试的时间。

几家商业卫星公司以巨大的影响力进入了太空领域，彻底改变了这一曾经由政府资助的活动。希望将电信巨型星座，强大的雷达网络以及增强的光学成像平台开发成低地球轨道，中地球轨道和对地静止赤道轨道的公司驱使每年发射更多卫星的需求。这些任务使设计人员从以卫星设计为基础，转向以简单的分立元件（例如运算放大器或晶体管）为基础，转而使用更高集成度的电路，这有助于节省设计工作，组装和测试的时间。

电流检测放大器（CSA）非常适合整个卫星电子系统中的各种应用。在本文中，我将讨论CSA如何通过实现诸如电源轨电流监视，负载点检测和电动机驱动控制等功能来监视卫星配电系统和电动机的运行状况和功能。

卫星电流监控

卫星CSA的最常见用例之一是监视主电源轨输入电流以检测单事件瞬态。由于CSA可以处理大于其输入引脚电源电压的电压，因此它比传统的运算放大器或其他分立解决方案（后者的共模输入引脚电压受放大器的电源电压限制）提供了更大的设计灵活性。 。

CSA支持高端和低端传感设计；您可以将系统配置为在负载之前或之后配备一个分流电阻，并可以监视预期的已交付负载电流中的异常情况，例如过流事件。表1总结了高端和低端实现的权衡。

我们的QML V级空间等级CSA INA901-SP能够进行高边和低边检测，输入电压范围为–15 V至65 V，辐射强度为50克拉（Si），低剂量率和单事件闩锁（SEL）免疫力的最大保证（RHA）规范，其特征是LET EFF = 75 MeV-cm 2 / mg SEL。该INA901-SP有助于最大限度地减少从过流事件需要监控电源轨的健康和保护卫星系统的设备数量。

负载点检测

利用CSA进行负载点检测对于收集有关重要系统组件的数据，以确定特定系统负载的运行状况或功耗很有用。使用来自CSA的数据，系统可以做出数据驱动的决策，例如自校准或节流负载组件，以确保正常运行之外的正常运行。CSA的精度，高电压范围和与电源电压无关的共模范围使您可以更轻松地监视关键任务组件并帮助确保任务成功。

电动应用

在电机驱动应用中，电机驱动器电路生成脉宽调制（PWM）信号以精确控制电机的运行。这些调制信号要经过与每个电动机相位一致的监视电路，该监视电路为控制电路传递反馈信息。由于与理论放大器相比，实际放大器不够理想，因此，放大器无法充分抑制共模电压的大PWM驱动输入电压阶跃会影响输出，因此可能会受到影响。实际的放大器没有无限的共模抑制，并且在放大器输出端出现了与每个输入电压阶跃相对应的不希望有的波动。图1显示了竞争设备的输出，而图2显示了INA240-SEP输出。

图1：竞争对手的输出与PWM输入的关系

图2：INA240-SEP输出与PWM输入的关系

这些输出波动可能会很大，并且取决于放大器的特性，可能会花费大量时间才能在输入跃迁后稳定下来。利用INA240-SEP中增强的PWM抑制技术，有助于在使用PWM信号的系统中为大型共模瞬变（ΔV/Δt）提供高水平的抑制，这在电机驱动和螺线管应用中尤其有用。此功能可实现准确的电流测量，同时减少瞬变并降低输出电压上的相关恢复纹波。

的INA240-SEP是封装在空间增强塑料的超精密装置，其能够-4-V的与0.2％的增益误差80-V的共模电压; 增益漂移为2.5 ppm /°C; 以及±25μV的偏移电压，这是TI耐辐射产品组合的一部分，即“太空增强塑料”（Space EP）至30克拉（Si）RHA的SEL抗扰度，在125时为43 MeV-cm 2 / mg °C，针对低地球轨道应用。

结论

电流感测为系统提供了许多好处，包括优化的性能，改进的可靠性以及状态监视功能，以保护系统生命。由于空间级CSA可以直接测量并获得高度准确的结果，因此它们可以帮助系统在最恶劣的环境中正常运行多年。

（来源：TI，作者：Kyle Stone）

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