防辐射低压降稳压器（LDO）是许多空间级子系统的重要电源组件，包括现场可编程门阵列（FPGA），数据转换器和模拟电路。LDO有助于确保其性能取决于干净输入的组件的稳定，低噪声和低纹波供电。

 

但是，由于市场上有如此众多的LDO，您如何为子系统选择正确的辐射硬化设备？让我们看一些设计规范和设备功能，以帮助您做出此决定。

 

空间级LDO的压差电压

 

LDO的压差是输入和输出电压之间的电压差，此时LDO停止调节输出电压。压差电压规格越小，可以使用的工作电压差就越低，从而导致更少的功率和热耗散以及本质上更高的最大效率。如公式1所示，这些好处在更高的电流下变得更加显着：

 

LDO功耗=（V IN -V OUT）xI OUT                  （1）

 

在经过防辐射处理的市场中，很难找到真正的低压差稳压器，它们在辐射，温度和老化方面均具有出色的性能。TI的辐射硬化LDO TPS7H1101A-SP就是一个例子，在3 A时提供210 mV的典型压降（Vdo）–目前，这是市场上最低的。如果您有可用的5V，3.3V，2.5V或1.8V标准电源轨，则此LDO可以将输出电压调节至低至0.8V，以提供任何所需的电压以及一个或多个空间所需的电流级的模数转换器（ADC）或时钟。

 

空间LDO的噪声性能

 

随着卫星在太空中使用10年或更长时间，利用机载集成电路发挥出最佳性能有助于确保设计寿命。为了为高性能时钟，数据转换器，数字信号处理器或模拟组件提供干净的低噪声轨，LDO电路产生的内部噪声必须降至最低。由于不容易过滤内部产生的1 / f噪声，因此请寻找具有固有低噪声特性的LDO。低频噪声通常是最大的，并且最难以滤除。所述TPS7H1101A-SP提供了最低的1 / f噪声电平之一，约有1μV/峰值√以10Hz赫兹。关于整个频率的RMS噪声，请参见下面的图1。

空间LDO的PSRR

 

电源抑制比（PSRR）衡量LDO清除或抑制来自上游其他组件的噪声的能力。对于高端ADC，输入电源噪声要求继续趋于严格，以最大程度地降低误码率。在较高的频率下，鉴于控制环路的特性，很难获得较高的PSRR。通常，设计人员需要使用外部组件来过滤噪声，以达到可接受的有效PSRR，这会增加解决方案的尺寸-对于太空应用而言，这是一个明显的问题，因为太空应用的尺寸和重量直接与卫星发射成本相关。PSRR在上游电源的开关频率上最为重要（因为此频率上存在电压纹波）。另外，由于开关谐波，在该频率以上，PSRR非常重要。如果您正在寻找良好的PSRR，TPS7A4501-SP LDO在100 kHz时提供超过45 dB的PSRR。

 

其他重要的LDO功能

 

除了压差，PSRR和噪声之外，让我们看一下可以与防辐射LDO的性能集成在一起的几个智能功能。

 

●使能够。在太空中，太阳能板只能提供一定量的电力，许多功能都需要从中运行。通过启用功能，您可以指定在任何给定时间应打开还是关闭LDO，并证明对于节省电源预算的总体成本至关重要。使能引脚对于上电排序也很重要，这在新一代FPGA中的需求越来越大。

 

●慢启动。电压上升太快会导致电流过冲或过大的峰值浪涌电流，从而损坏下游组件，如FPGA或ADC。软启动功能可调节启动时输出电压的上升速度。软启动还通过防止上游电源汲取过电流来防止电压下降，这是不可接受的。

 

●输出电压精度。通常，诸如Xilinx KU060之类的新型空间级FPGA在每个电源轨上都具有严格的输入电压容限要求，以实现其最佳性能。为了确保您的设计满足辐射暴露和结束时的生活条件，看起来像设备严格的精度要求TPS7H1101A-SP，这是对KU060开发板。

 

●大小。除了采用小型，易于布局的封装外，其他减小解决方案尺寸的方法还包括限制LDO的外部组件数量；具有更多的集成功能，更好的PSRR和噪声规范；在单事件效应下具有更可靠的辐射性能。无论是封装尺寸，布局还是解决方案尺寸，TI的TPS7A4501-SP都是业界最小的辐射硬化LDO之一。

 

结论

 

有这么多的可用选项，可能很难选择正确的LDO。考虑哪些功能最重要。例如，如果您的应用程序为高端FPGA或高速数据转换器供电，则输出电压精度，参考精度，PSRR和噪声等功能可能是优先考虑的事情。但是，如果您正在设计性能低下的模拟电路或使用对容忍度要求不是那么严格的较旧的FPGA，则拥有最小尺寸，最低成本的解决方案同时保留足够的性能可能是更好的选择。

（来源：TI，作者：Sree Alvarado）