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用于太空應(yīng)用的抗輻射電路設(shè)計與優(yōu)化

來源: 責(zé)編: 時間:2023-09-11 22:35:12 325觀看
導(dǎo)讀巴西科技部 (MCTIC) 有一個研究單位 Renato Archer 信息技術(shù)中心 (CTI),該中心的兩名集成電路工程師在今年五月的 MunEDA 用戶組會議上介紹了利用 RHBD(抗輻射設(shè)計)技術(shù)為空間應(yīng)用設(shè)計鎖存電流限制器 (LCL) 電路的課題。

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巴西科技部 (MCTIC) 有一個研究單位 Renato Archer 信息技術(shù)中心 (CTI),該中心的兩名集成電路工程師在今年五月的 MunEDA 用戶組會議上介紹了利用 RHBD(抗輻射設(shè)計)技術(shù)為空間應(yīng)用設(shè)計鎖存電流限制器 (LCL) 電路的課題。gsx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

小型衛(wèi)星在惡劣的環(huán)境中運行,但由于重量要求低,沒有足夠的屏蔽。因此,電子電路必須使用按工藝 (RHBP) 或按設(shè)計 (RHBD) 進行輻射加固技術(shù)。

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LCL 是一種智能電源開關(guān),可保護電子系統(tǒng),通過限制電流隔離配電故障。這可以保護衛(wèi)星中的天基電子設(shè)備免受輻射影響,例如:

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  • 總電離劑量 (TID)

  • 位移損壞 (DD)

  • 單事件效應(yīng) (SEE)

  • 單事件閂鎖 (SEL)

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在 MUGM2023 貢獻中,作者展示了三種 LCL 設(shè)計以及 MunEDA WiCkeD 如何為其 RHBD 電路優(yōu)化做出貢獻:

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  • 控制電路采用 0.6u SOI 技術(shù),采用分立功率晶體管 Infineon IRF4905
  • 0.6u SOI技術(shù)多芯片模塊中的控制電路和功率晶體管
  • 采用 0.18u 標準 CMOS 技術(shù)、采用分立式 GaN 功率晶體管 GS61008T 的控制電路

LCL智能電源開關(guān)圖

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為了通過抗輻射設(shè)計減輕輻射效應(yīng) (RHBD),做出了幾項決定:

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  • 溝槽隔離和保護環(huán),以減少漏電流

  • 用封閉式布局晶體管(ELT)取代標準 MOS 晶體管布局,以消除因電荷在氧化物區(qū)域積累而造成的漏源漏電流(TID)

  • 器件冗余以提高容錯能力

  • 使用 MunEDA WiCkeD 優(yōu)化 LCL 電路的性能和魯棒性,使其不受參數(shù)和工藝變化的影響

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設(shè)計了兩種電路版本,一種采用標準晶體管,另一種采用抗輻射設(shè)計 (RHBD) 技術(shù)。

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具有封閉式布局晶體管 (ELT) 的冗余結(jié)構(gòu)

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使用的 EDA 工具有:用于原理圖設(shè)計的 Cadence Virtuoso、用于優(yōu)化的 MunEDA WiCkeD 以及用于 DRC/LVS 的 Cadence Assura 或 西門子Calibre。在該項目中使用 WiCkeD 的優(yōu)勢在于:

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  • 縮短設(shè)計時間和工程工作量

  • 針對性能和穩(wěn)健性優(yōu)化了 LCL 的所有關(guān)鍵模塊:運算放大器、帶隙電壓基準電路、電流基準、比較器、驅(qū)動器、電流傳感器、控制環(huán)路、定時器、遙測電路、熱關(guān)斷和穩(wěn)壓器。

  • 大電路控制環(huán)路優(yōu)化:限制短路峰值電流使得功率晶體管旁邊的電感器成為必要,從而帶來了穩(wěn)定性問題,必須通過使用 WiCkeD 優(yōu)化整個控制環(huán)路來解決這些問題

  • 提高精度

  • 利用 ELT 和冗余設(shè)計使 Rad Hard By Design 的性能與標準晶體管版本相同

  • 所有 LCL 電路均按設(shè)計運行

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RHBD 電路的性能與標準晶體管電路類似,因此兩種 LCL 電路在不同負載和功率晶體管下都能正常工作。消除了短路峰值電流,保證了整個系統(tǒng)的安全。他們計劃進行輻射測試來驗證所使用的加固電路技術(shù)。gsx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

總結(jié)

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事實證明,在 LCL 電路中使用 RHBD 方法可以有效消除短路峰值電流,從而使電子系統(tǒng)在太空運行時免受故障模式的影響。
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文章來源:EETOP編譯自semiwikigsx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com


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時間:2023年9月26日 9:00~18:00gsx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

地點:深圳灣萬怡酒店4樓大宴會廳gsx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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