Mảng cổng lập trình trường (FPGA) đã trở thành một yếu tố thay đổi cuộc chơi trong ngành công nghiệp vũ trụ. Mặc dù FPGA hấp dẫn về hiệu quả cung cấp năng lượng, nhưng chúng có những cân nhắc cụ thể khi được tích hợp vào hệ thống bus vệ tinh, chẳng hạn như khả năng chống bức xạ và yêu cầu về năng lượng.

FPGA cung cấp sức mạnh xử lý cao với mức tiêu thụ điện năng thấp, đó là do khả năng vốn có của chúng để thực hiện song song một số lượng lớn các thuật toán. Không giống như xử lý nối tiếp trong các bộ xử lý thông thường, điều này có nghĩa là từ dữ liệu đầu vào đến đầu ra, độ trễ lan truyền tính bằng nano giây. Khả năng thực hiện các tính toán phức tạp với mức tiêu thụ điện năng tối ưu của FPGA khiến chúng trở thành lựa chọn khả thi cho các hệ thống vệ tinh dựa vào các tấm pin mặt trời và pin làm nguồn năng lượng.

Không giống như Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC), FPGA có thể lập trình lại, cho phép các vệ tinh dựa trên FPGA thích ứng với các tình huống bất ngờ. Thay đổi thông số nhiệm vụ hoặc nhận cập nhật mà không cần thay đổi phần cứng. Khả năng điều chỉnh FPGA từ xa từ Trái đất giúp giảm chi phí và rủi ro bảo trì vệ tinh. Điều này kéo dài tuổi thọ tổng thể.

Môi trường không gian khắc nghiệt, đầy bức xạ ion hóa. Các nhà sản xuất FPGA sử dụng các kỹ thuật thiết kế đặc biệt cứng và chịu bức xạ một phần để đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn ngay cả khi đối mặt với bức xạ.

FPGA thường có nhiều đường dây điện, mỗi đường dây có yêu cầu điện áp cụ thể và trình tự cung cấp điện để duy trì độ tin cậy. Để xác định độ lệch điện áp trong trường hợp xấu nhất đối với nguồn điện. Dữ liệu trong bảng dữ liệu sản phẩm kiểm soát độ chính xác ban đầu, nhiệt độ hoạt động, bức xạ và tuổi thọ phải được viewed. Đây thường là một nhiệm vụ đầy thách thức vì một số nhà sản xuất không cung cấp tất cả thông tin cần thiết cho các tính toán.

Để xác định chính xác nguồn gốc của lỗi nguồn điện. VREF và EAVOS thường vào khoảng ±1%, trong khi điện trở phản hồi, điều khiển đường dây, tải điện áp và gợn sóng là ±±0,25% mỗi loại. Tổng liều ion hóa (TID) và Hiệu ứng sự kiện đơn lẻ (SEE) là những mối quan tâm chính về bức xạ và có thể phân bổ ±2%.

Sự cần thiết của trình tự cung cấp điện là rất quan trọng để ngăn ngừa các tình huống đoản mạch ở dòng điện cao. Điều này là do hệ thống vệ tinh hoạt động với các tấm pin mặt trời và pin. Mất điện không cần thiết là một vấn đề lớn. Trình tự chiếu sáng có thể dễ dàng thực hiện với kết nối chuỗi liên kết PGOOD-to-EN, trong đó PGOOD từ một bộ điều chỉnh được kết nối với chân EN của bộ điều khiển tiếp theo để đảm bảo rằng bộ điều chỉnh hạ lưu không hoạt động cho đến khi bộ điều chỉnh ngược dòng điều chỉnh thành công áp suất. Nếu các điều khiển trong trình tự gặp lỗi trong quá trình khởi động, trình tự sẽ không tiếp tục và có thể khiến hệ thống ở trạng thái không chắc chắn. Nó cũng không xem xét thứ tự tắt đèn, điều này cũng rất quan trọng.

Mặc dù sẽ rất hấp dẫn khi sử dụng một FPGA khác để sắp xếp thứ tự nguồn điện cho FPGA chính, nhưng đó sẽ là một vấn đề "gà và trứng" vì FPGA mới có yêu cầu nguồn điện và trình tự cung cấp điện riêng, vì vậy tốt nhất bạn nên sử dụng bộ sắp xếp nguồn điện dựa trên sự kiện có thể quản lý cả bật và tắt nguồn trong khi theo dõi điện áp, giảm trạng thái không chắc chắn khi nguồn điện bị lỗi.

Mặc dù thiết kế bộ nguồn hoàn chỉnh cho FPGA là một nhiệm vụ đầy thách thức, nhưng danh mục thiết kế tham chiếu có độ tin cậy cao (Hi-Rel) của Renesas đơn giản hóa thiết kế nguồn điện với các bộ phận mạnh mẽ từ các nhà sản xuất đã phục vụ cộng đồng vũ trụ một cách đáng tin cậy trong hơn 70 năm.