西南研究院开发了一种高可靠性、高电压的航天用光耦合器。美国国家航空航天局(NASA)选择该设备作为木卫二快船(Europa Clipper)航天器和其三台仪器之间的电源接口,将在未来五年内前往木星的卫星木卫二。该变换器由内部资金开发,克服了类似系统在太空中运行时存在的可靠性问题。
光耦合器,也称为光隔离器,用于传输电信号在两个使用光的隔离电路之间,在这种情况下是一组LED光源。SwRI器件可实现15千伏的隔离低电压控制空间在10.5 kV以下工作的仪器。
“在零下40摄氏度到100摄氏度的条件下工作,我们的电源转换器都经过了加固,能够承受发射的严酷和太空中的不利辐射条件,”SwRI空间科学与工程部门的高级项目经理Carlos Urdiales说。“除了能够承受木星周围的辐射环境,我们的光耦合器速度很快,从0到10千伏只需23.4微秒。半英寸的包装重量不到4克,抗辐射能力超过100千拉德。”
这种高质量的设备在相对较小的占地面积内提供了高可靠性和长寿命,这对空间应用至关重要。光耦合器被集成到行星探测质谱仪(MASPEX)、磁探测等离子体仪器(PIMS)和木卫二快船任务的表面尘埃分析仪(SUDA)仪器中。SwRI的光耦合器将有助于天体生物学检查,以了解月球的地下海洋和潜在的可居住性,以及其大气、电离层和磁层的特性。
Urdiales说:“SwRI可以对设备进行配置,以适应各种应用。”“我们通过高电流2安培LED阵列的冗余提供了更高的可靠性,这提供了闪电般的快速步进速度。”
除了抵抗辐射损伤,LED阵列还抑制了与多结高压二极管不均匀照明相关的“齐纳噪声”。SwRI制造的光耦合器可以消除缺陷和相关的放电,并与内部静电放电保护二极管配套,它的设计是为了防止与寒冷的空间环境相关的故障。
“SwRI的SW1001502八叉耦合器是高压静电分析仪、偏转器、偏置和定制步进的高可靠选择权力系统,”Urdiales说。它也可用作高压线性控制元件、电流源或运算放大器的输出级。
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