1) Gibt es eine zuverlässigere Lösung als diese?

Ein Teil wie dieses könnte bei einem Single Event Upset (SEU) zu einem Problem werden. Es ist nicht extrem hart (strahlungsbeständig). Wenn die SEU ein Problem in der Schaltung des TPS2553 verursacht, kann dies zu Stromproblemen für Ihr System führen.

Es hängt wirklich vom System ab und davon, wie dies als Ganzes angeschlossen ist, wenn etwas vorgeschaltet ist, das den Strom abschalten kann (was wahrscheinlich daran liegt, dass Sie eine Batterie haben und einen DC / DC-Wandler benötigen).

Bei Latch-Ups und Satellitendesign ist Folgendes von Vorteil:

• Ein System, das Latch-Ups (Überstrom) erkennen und diesen IC herunterfahren kann. Dies bedeutet, dass Sie den Strom von der Batterie und den Solarzellen überwachen müssen (falls dies in Ihrem Budget für Masse, Volumen und Leistung enthalten ist). Normalerweise wird ein Watchdog-Timer (außerhalb des Mikroprozessors) verwendet, der vom Prozessor aktualisiert werden muss. Wenn er nicht aktualisiert wird, schaltet er alles aus und setzt die Systemstromversorgung (und den TPS2553) zurück. Die Hauptsache ist, zu verhindern, dass die Batterie auf eine kritisch niedrige Spannung entleert wird. Wenn die Spannung zu niedrig wird, stirbt die Batterie (mit den meisten Chemikalien) und die Mission arbeitet nur in der Sonne oder ist tot.

Interessanterweise hat TI kürzlich einen Bericht über Latch-Ups und wie sie in ICs verhindert werden. Es ist nicht bekannt, ob der TPS2553 nach dem JEDEC JESD78-Standard für Latch-Ups gebaut und getestet wurde. (Und viel Glück beim Herausfinden, dass TI im Laufe der Jahre schlecht mit Ingenieuren kommunizieren konnte, daher benutze ich sie nur, wenn ich es unbedingt muss). Seit 2010 hat TI jedoch einige Designs, die diesem Standard entsprechen und die Latch-Ups verringern. Unten sehen Sie ein Design, das immuner gegen Latch-Ups mit Schutzleinen

2) Haben diese p-ch-Geräte im Verarmungsmodus besonders hohe oder niedrige Werte? Beständigkeit gegen kosmische Strahlung?

Das Problem hängt hauptsächlich mit Transistorpaaren zusammen (die beim TPS2553 viele haben):

Latch-Up ist eine Bedingung, bei der ein Pfad mit niedriger Impedanz zwischen erstellt wird einen Versorgungsstift und Masse. Dieser Zustand wird durch einen Auslöser verursacht (Strominjektion oder Überspannung), aber sobald aktiviert, der niedrige Der Impedanzpfad bleibt auch dann bestehen, wenn der Trigger nicht mehr vorhanden ist. Dieser niederohmige Pfad kann zu Systemstörungen oder katastrophalen Schäden führen aufgrund zu hoher Stromstärke. Der Latch-Up-Zustand erfordert normalerweise ein Aus- und Wiedereinschalten der niederohmige Pfad. CMOS- und BiCMOS-Schaltungen verwenden NMOS und PMOS Transistoren zur Erzeugung der Schaltungsfunktionen. Im Design des CMOS integrierte Schaltung, die Nähe der PN-Übergänge, die die NMOS- und PMOS-Transistoren erzeugen inhärente parasitäre Transistoren und Dioden. Diese parasitären Strukturen erzeugen PNPN-Thyristoren, auch genannt Siliziumgesteuerte Gleichrichter (SCRs). Ausflüge (Überschwinger und Unterschwingungen) außerhalb der normalen Betriebsspannungs- und Strompegel kann PNPN-Thyristoren auslösen und Latch-Up verursachen. Latch-Up ist kein Risiko, wenn die an das Gerät angelegten Spannungs- und Strompegel eingehalten werden die absoluten Maximalwerte. Quelle: Latch Ups SCAA124 TI App-Hinweis

Es geht also mehr um die Treiberschaltung des TPS2553 und darum, dass dort oben etwas verriegelt ist und entweder nicht in der Lage ist, es zu steuern, oder dass es sich durch Überstrom selbst zerstört (z. B. hat das TPS2553 einen Fehlerverstärker (Operationsverstärker) ) und viele andere Orte mit einer Ausgangsstufe, die zwei Transistoren in Reihe von VCC nach Masse hat. Wenn beide eingeschaltet sind, haben Sie im Wesentlichen einen Kurzschluss, wenn der TPS das ist, von dem angenommen wird, dass er den Strom überwacht, dann haben Sie Ein Problem. Ich würde wahrscheinlich mit einer Schaltung arbeiten, die nicht mit einem einzigen High-Side-Schalter für die Last mit einem Pull-up und einer Watchdog-Schaltung zum Zurücksetzen integriert ist.

BEARBEITEN

1) Gibt es eine zuverlässigere Lösung als den MOSFET-Strombegrenzer? oben gezeigt?

Ein einzelner Schalter mit einem Watchdog wäre besser. Die Chancen stehen gut, dass das System, das entworfen wird, keinen Strom verschwendet. Es ist keine gute Idee, einen Widerstand mit einer der größten Lasten im System in Reihe zu schalten. Dieses Dokument enthält Informationen zu den Stromversorgungssystemen für einen Nanosat. Es ist eine gute Idee, Informationen zur Gestaltung ihrer Stromversorgungssysteme zu verwenden (oder sogar die Autoren zu kontaktieren).

Quelle: Nanosatelliten in LEO und darüber hinaus: Fortgeschrittene Strahlenschutztechniken für COTS-basierte Raumfahrzeuge

2) Haben diese p-ch-Geräte im Verarmungsmodus besonders hohe oder niedrige Werte? Beständigkeit gegen kosmische Strahlung?

Dies ist unbekannt, aber es spielt keine Rolle, was das Gerät ist, es wird höchstwahrscheinlich einrasten.Der Weg zum Entwerfen von Stromversorgungssystemen für Raumfahrzeuge (oder eines beliebigen elektronischen Systems) besteht darin, zu planen, dass das Gerät durch Strahlung vollständig ausgeschaltet oder vollständig eingeschaltet ist, und dann dem System zu ermöglichen, den Fehler zu beheben (durch Aus- und Wiedereinschalten).Kein Gerät ist vollständig gegen Verriegelungen beständig, aber einige mehr als andere.

Der Gerätewiderstand wird von vielen Faktoren bestimmt, einschließlich Material und Konstruktion.Der einzige Weg, den man wirklich weiß, ist, ob das Gerät entworfen und gegen Strahlung getestet wurde.Wenn Sie Strahlungstoleranz wünschen, dann kaufen Sie rad harte Teile wie diese MOSFETS.Aufgrund von SEUs müssen Sie jedoch immer noch Latchups einplanen.Es gibt einige sehr, sehr energiereiche kosmische Strahlen, die alles ionisieren können.

Wenn Sie sich ein paar Volt Einfügungsverlust leisten können, eine einfache und zuverlässige Strombegrenzung mit LM117: Der Widerstand sollte fest 8,2 R (für ~ 152 mA Grenze) oder 9,1 R (für ~ 137 mA Grenze) und in der Lage sein, selbst bei der höchsten Betriebstemperatur mindestens 0,25 W abzuleiten. Wenn die Strahlung extrem ist, können Sie eine strahlenharte Version von LM117 wie SG117AR verwenden. https://www.microsemi.com/existing-parts/parts/56283