供电网络面临的挑战
供电网络面临的挑战
高功率和高电流密度
低噪声供电
经过验证的辐射耐受性
低压、大电流是 AI 运算的供电需求
低压、大电流是 AI 运算的供电需求
AI 赋能卫星需要具有越来越高的精密运算能力,这一需求不断逼近最新超深亚微米 FPGA 和 ASIC 及其供电网络的极限。这些高性能处理器对低电压、大电流供电提出了严苛要求,以实现在轨 AI 处理。低轨(LEO)和中轨(MEO)卫星的散热与耐辐射要求使其供电系统的设计更为复杂。
在负载点提供低噪声电源
在负载点提供低噪声电源
Spacechps AI1 处理器是一种智能、可重新配置的收发器,提供高达每秒 133 万亿次运算(TOPS)的在轨 AI 和机器学习性能。这一性能水平能促进太空中人工智能的创新使用,从而实现众多新的对地观测、在轨服务/组装/制造(ISAM)、信号情报(SIGINT)、情报监视侦察(ISR)及通信等应用,如追踪太空碎片以避免代价高昂的碰撞、检测航天器的系统健康状况、探测地球表面的热点区域并预测爆发点。为了实现这一目标,Spacechips 与 Vicor 合作,为在轨 AI 处理提供关键的电源架构。Spacechips 首席执行官 Rajan Bedi 博士表示:“这些微型芯片的核心电压约为 0.8 伏,TDC 为 130 安培。实现这样的电源轨是一个亟待解决的重大问题,通常需要大量的板载空间。”Vicor 解决方案的功率密度很高,结构紧凑,具备良好的散热性能,可实现更小的设计和更佳的系统灵活性。
Vicor 优势
Vicor 优势
高功率密度
经过验证的解决方案
耐辐射
Vicor 分比式电源架构可减小尺寸和重量,提供最佳性能
Vicor 专有的 Vicor 分比式电源架构™(FPA™)通过将 DC-DC 转换功能拆分为专用的独立模块,彻底革新了供电方式。这种创新方案最大限度地利用了宝贵的电路板空间,同时降低减少功率耗损和噪声,简化了散热管理,从而实现卓越性能和可靠性。
在 Vicor 耐辐射产品系列中,100VIN 固定比母线转换模块(BCM)提供关键隔离与转换功能,将输入电压降低三分之一后,为升降压预调节模块(PRM)供电。PRM 精确稳压后,将其传递至电压转换模块(VTM)。VTM 将 PRM 的稳压输出电压转换为 0.8V(可通过 PRM 在 0.42V 至 1.1V 范围内微调),同时将电流放大 30 倍,为高电流 FPGA 供电轨供电。
模块化设计提供了无与伦比的效率、灵活性和功率密度 —— 这是苛刻环境下的关键优势,如辐射暴露应用中的高性能计算。
基于 Xilinx Versal FPGA 的可重构人工智能收发器,电信和信号情报(SIGINT)运营商实现实时在轨处理,能够根据实时流量需求自主调整射频频率方案、信道划分、调制方式及通信标准。Vicor 电源转换器模块还采用双动力系统设计,为容错性极低的航天应用提供内置冗余,确保动力系统的每一侧均能独立满载运行。
"Vicor 的 FPA 在极小尺寸下提供了更精致、高效的解决方案,"Bedi 表示,"其优势远超市场上的其他方案,领先不止一个量级。"
供电网络
Vicor 分比式电源架构(FPA)将 DC-DC 转换功能拆分为多个独立模块。通过采用耐辐射模块,母线转换器(BCM)实现隔离功能,预调节模块(PRM)提供稳压功能,而电压转换模块(VTM)完成直流转换。该架构显著提升了系统效率、灵活性及功率密度,尤其适用于高性能计算应用场景。

卫星 PRM™ 稳压器
隔离固定比率
输入: 33V (30 – 36V)
输出: 25V (13.4 – 35V)
功率 : 200W
电流: IOUT 7.69A
峰值效率: 97.5%
29.2 x 19.0 x 7.4 毫米
18.2g
50krad, 35MeV•cm2/mg

卫星 VTM™ 电流倍增器
隔离固定比率
输入: 25V (13.4 – 35V)
输出: 0.42 – 1.1V
电流: 150A
K 因子: 1/32
峰值效率: 94.3%
29.2 x 19.0 x 4.9 毫米
13.3g
50krad, 35MeV•cm2/mg

卫星 BCM® 母线转换器
隔离固定比率
输入: 100V (94 – 105V, 120V 瞬态)
输出: 33V (31 – 35V)
功率 : 400W
K 因子: 1/3
峰值效率: 96%
33.5 x 23.1 x 7.4 毫米
26g
50krad, 35MeV•cm2/mg
