Generación de un protocolo de pruebas y armado de un Test Bed para un convertidor DC-DC integrado

Abstract

DESDE sus inicios, la exploración espacial ha demostrado ser de gran interés para la humanidad, dedicando una gran cantidad de recursos a estas misiones. Hoy en día, la barrera de entrada está siendo reducida cada vez más gracias al uso de nanosatélites, siendo los CubeSats sus mayores exponentes. El uso de este tipo de satélites implica el desarrollo y la adaptación de nuevas tecnologías capaces de operar en las condiciones ambientales del espacio. En este trabajo se estudia un convertidor DC-DC integrado de topología de condensador flotante, desarrollado en tecnología SkyWater 130 nanómetros, para su uso en aplicaciones CubeSat. Junto con el convertidor, se estudian también las interfaces para operarlo y las condiciones ambientales donde debe desempeñar sus funciones, destacando la presión y la temperatura como elementos de mayor importancia. Una vez obtenidos los rangos de las condiciones ambientales, se procede a definir las variables de interés, junto con las pruebas a realizar, estableciendo cinco pruebas distintivas. Posteriormente, se desarrolla un protocolo para la toma de pruebas, detallando el orden y procedimiento para realizar los experimentos. Para someter el convertidor a las condiciones definidas, se ensambla un entorno de pruebas con una cámara de termovacío como elemento central, que permite recrear las condiciones de vacío y temperatura que se encontrarían en el espacio. Junto con la cámara de termovacío, se utilizan múltiples instrumentos para medir, controlar y registrar los valores de voltaje, corriente y temperatura durante las pruebas.

SINCE its beginnings, space exploration has proven to be of great interest to humanity, dedicating a large amount of resources to these missions. Nowadays, the barrier to entry is being increasingly lowered thanks to the use of nanosatellites, with CubeSats being their main exponents. The use of this type of satellite implies the development and adaptation of new technologies capable of operating under the environmental conditions of space. In this work, an integrated DC-DC converter with floating capacitor topology, developed using SkyWater 130 nanometer technology, is studied for its use in CubeSat applications. Along with the converter, the interfaces to operate it and the environmental conditions where it must perform its functions are also studied, highlighting pressure and temperature as key elements. Once the ranges of the environmental conditions are obtained, the variables of interest and the tests to be performed are defined, establishing five distinctive tests. Subsequently, a protocol for taking measurements is developed, detailing the order and procedure for conducting the experiments. To subject the converter to the defined conditions, a test environment with a thermovacuum chamber as the central element is assembled, which allows recreating the vacuum and temperature conditions found in space. Along with the thermovacuum chamber, multiple instruments are used to measure, control, and record the voltage, current, and temperature values during the tests.