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用于太空應(yīng)用的抗輻射電路設(shè)計(jì)與優(yōu)化

來(lái)源: 責(zé)編: 時(shí)間:2023-09-11 22:35:12 301觀看
導(dǎo)讀巴西科技部 (MCTIC) 有一個(gè)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(hù)組會(huì)議上介紹了利用 RHBD(抗輻射設(shè)計(jì))技術(shù)為空間應(yīng)用設(shè)計(jì)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(gè)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(hù)組會(huì)議上介紹了利用 RHBD(抗輻射設(shè)計(jì))技術(shù)為空間應(yīng)用設(shè)計(jì)鎖存電流限制器 (LCL) 電路的課題。GxN28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(yùn)行,但由于重量要求低,沒(méi)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(jì) (RHBD) 進(jìn)行輻射加固技術(shù)。

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LCL 是一種智能電源開(kāi)關(guān),可保護(hù)電子系統(tǒng),通過(guò)限制電流隔離配電故障。這可以保護(hù)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(xiàn)中,作者展示了三種 LCL 設(shè)計(jì)以及 MunEDA WiCkeD 如何為其 RHBD 電路優(yōu)化做出貢獻(xiàn):

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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(biāo)準(zhǔn) 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(kāi)關(guān)圖

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為了通過(guò)抗輻射設(shè)計(jì)減輕輻射效應(yīng) (RHBD),做出了幾項(xiàng)決定:

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  • 溝槽隔離和保護(hù)環(huán),以減少漏電流

  • 用封閉式布局晶體管(ELT)取代標(biāo)準(zhǔn) 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(cuò)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(jì)了兩種電路版本,一種采用標(biāo)準(zhǔn)晶體管,另一種采用抗輻射設(shè)計(jì) (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(jì)的 Cadence Virtuoso、用于優(yōu)化的 MunEDA WiCkeD 以及用于 DRC/LVS 的 Cadence Assura 或 西門(mén)子Calibre。在該項(xiàng)目中使用 WiCkeD 的優(yōu)勢(shì)在于:

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  • 縮短設(shè)計(jì)時(shí)間和工程工作量

  • 針對(duì)性能和穩(wěn)健性?xún)?yōu)化了 LCL 的所有關(guān)鍵模塊:運(yùn)算放大器、帶隙電壓基準(zhǔn)電路、電流基準(zhǔn)、比較器、驅(qū)動(dòng)器、電流傳感器、控制環(huán)路、定時(shí)器、遙測(cè)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(lái)了穩(wěn)定性問(wèn)題,必須通過(guò)使用 WiCkeD 優(yōu)化整個(gè)控制環(huán)路來(lái)解決這些問(wèn)題

  • 提高精度

  • 利用 ELT 和冗余設(shè)計(jì)使 Rad Hard By Design 的性能與標(biāo)準(zhǔn)晶體管版本相同

  • 所有 LCL 電路均按設(shè)計(jì)運(yùn)行

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RHBD 電路的性能與標(biāo)準(zhǔn)晶體管電路類(lèi)似,因此兩種 LCL 電路在不同負(fù)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(gè)系統(tǒng)的安全。他們計(jì)劃進(jìn)行輻射測(cè)試來(lái)驗(yàn)證所使用的加固電路技術(shù)。GxN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

總結(jié)

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事實(shí)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(yùn)行時(shí)免受故障模式的影響。
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文章來(lái)源:EETOP編譯自semiwikiGxN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com


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時(shí)間:2023年9月26日 9:00~18:00GxN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

地點(diǎn):深圳灣萬(wàn)怡酒店4樓大宴會(huì)廳GxN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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