Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) ได้กลายเป็นตัวเปลี่ยนเกมในงานอวกาศ ตั้งแต่การสื่อสารผ่านดาวเทียมไปจนถึงการประมวลผลบนยาน FPGAs ได้รับความนิยมเนื่องจากมีความยืดหยุ่นและปรับตัวได้อย่างไม่เหมือนใครในระบบบัสและเพย์โหลดเชิงพาณิชย์ แม้ว่า FPGAs จะน่าสนใจในแง่ของประสิทธิภาพต่อพลังงาน แต่ก็มีข้อพิจารณาเฉพาะเมื่อรวมเข้ากับระบบดาวเทียมบัส เช่น ความทนต่อรังสีและความต้องการพลังงาน

FPGAs ให้ความสามารถในการประมวลผลที่สูงพร้อมการใช้พลังงานที่ต่ำ ซึ่งเกิดจากความสามารถโดยธรรมชาติในการรันอัลกอริทึมแบบขนานจำนวนมาก ต่างจากการประมวลผลแบบอนุกรมในโปรเซสเซอร์ทั่วไป ซึ่งหมายความว่า ตั้งแต่การป้อนข้อมูลจนถึงผลลัพธ์ เวลาล่าช้าของการส่งสัญญาณ (propagation delay) จะอยู่ในช่วงนาโนวินาที ความสามารถของ FPGA ในการทำการคำนวณที่ซับซ้อนด้วยการใช้พลังงานที่เหมาะสมทำให้มันเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับระบบดาวเทียมที่พึ่งพาแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงาน

ไม่เหมือนกับ Application-Specific Integrated Circuits (ASICs) FPGAs สามารถโปรแกรมใหม่ได้ ซึ่งอนุญาตให้ดาวเทียมที่ใช้ FPGAs ปรับตัวกับสถานการณ์ที่ไม่คาดคิด เปลี่ยนพารามิเตอร์ภารกิจ หรือรับการอัปเดตโดยไม่ต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ ความสามารถในการปรับ FPGA จากระยะไกลจากโลกช่วยลดต้นทุนและความเสี่ยงในการบำรุงรักษาดาวเทียม ทำให้ยืดอายุการใช้งานโดยรวมได้

สภาพแวดล้อมในอวกาศนั้นรุนแรง เต็มไปด้วยรังสีไอออไนซ์ การปะทุของดวงอาทิตย์ และรังสีคอสมิก จึงสำคัญที่ FPGA ต้องสามารถทนต่อปัจจัยเหล่านี้และทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายในพารามิเตอร์ภารกิจ ผู้ผลิต FPGA ใช้เทคนิคการออกแบบพิเศษที่ทนต่อรังสี (rad hard) และทนต่อรังสีบางส่วน (radiation tolerant) เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานจะไม่สะดุดแม้ต้องเผชิญกับรังสี

FPGAs มักมีหลายสายพลังงาน แต่ละสายมีความต้องการด้านแรงดันและลำดับการจ่ายไฟที่เฉพาะเจาะจงเพื่อรักษาความน่าเชื่อถือ ในการกำหนดความเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าในกรณีที่เลวร้ายที่สุดสำหรับแหล่งจ่ายไฟ ต้องดูข้อมูลใน datasheet ของผลิตภัณฑ์ที่ควบคุมความแม่นยำเริ่มต้น อุณหภูมิการทำงาน การรังสี และอายุการใช้งาน สิ่งนี้มักเป็นงานที่ท้าทายเพราะบางผู้ผลิตไม่ได้ให้ข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการคำนวณ

เพื่อกำหนดแหล่งความผิดพลาดของแหล่งจ่ายไฟอย่างถูกต้อง ควรระบุว่าแหล่งความผิดพลาดใดบ้าง ซึ่งได้แก่ ความแม่นยำของแรงอ้างอิง (VREF) ความต่างแรงดันของ error amplifier (EAVOS) ความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทาน feedback, การควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ line และ load, ripple ของแรงดันไฟฟ้าขาออก, โหลด transient, และผลกระทบจากรังสี โดยทั่วไป VREF และ EAVOS จะรวมกันอยู่ที่ประมาณ ±1% ในขณะที่ feedback resistor, การควบคุม line และ load และ ripple ของแรงดันไฟฟ้าจะอยู่ที่ ±0.25% แต่ละส่วน โหลด transient จะใช้ส่วนใหญ่ของงบประมาณ (±2%) เนื่องจากประเภทของตัวเก็บประจุที่มีในตลาดอวกาศ Total Ionizing Dose (TID) และ Single Event Effects (SEE) เป็นสิ่งที่กังวลหลักเกี่ยวกับรังสี และสามารถจัดสรรอีก ±2%

ความต้องการลำดับการจ่ายไฟมีความสำคัญเพื่อป้องกันสถานการณ์การลัดวงจรที่กระแสสูง เนื่องจากระบบดาวเทียมทำงานด้วยแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ การสูญเสียพลังงานโดยไม่จำเป็นเป็นปัญหาใหญ่ การจัดลำดับการเปิดไฟสามารถทำได้ง่ายด้วยการต่อแบบ PGOOD-to-EN daisy chain โดยที่ PGOOD จากตัวควบคุมหนึ่งเชื่อมกับขา EN ของตัวควบคุมถัดไปเพื่อให้แน่ใจว่าตัวควบคุม downstream จะไม่ทำงานจนกว่าตัวควบคุม upstream จะทำการปรับแรงดันเรียบร้อยแล้ว แต่มีข้อเสีย หากตัวควบคุมในลำดับเกิดข้อผิดพลาดระหว่างการเริ่มต้น ลำดับจะไม่ดำเนินต่อ และอาจทำให้ระบบอยู่ในสถานะไม่แน่นอน นอกจากนี้ยังไม่ได้พิจารณาลำดับการปิดไฟ ซึ่งมีความสำคัญเช่นกัน

ถึงแม้จะน่าสนใจที่จะใช้ FPGA อีกตัวเพื่อจัดลำดับแหล่งจ่ายไฟสำหรับ FPGA หลัก แต่จะเกิดปัญหาแบบ “ไก่กับไข่” เนื่องจาก FPGA ใหม่ก็มีความต้องการพลังงานและลำดับการจ่ายไฟของตัวเอง ดังนั้นจึงควรใช้ event-based power supply sequencer ที่สามารถจัดการทั้งการเปิดและปิดไฟพร้อมกับตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า ซึ่งช่วยลดสถานะไม่แน่นอนเมื่อแหล่งจ่ายไฟใดล้มเหลว

แม้ว่าการออกแบบแหล่งจ่ายไฟครบวงจรสำหรับ FPGA จะเป็นงานที่ท้าทาย แต่พอร์ตโฟลิโอของ Renesas สำหรับการออกแบบอ้างอิงความน่าเชื่อถือสูง (Hi-Rel) จะช่วยลดความยุ่งยากในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟด้วยชิ้นส่วนที่แข็งแรงจากผู้ผลิตที่ให้บริการชุมชนอวกาศอย่างเชื่อถือได้มากกว่า 70 ปี