Spinduliuotės{0}}įtempimo galios modulis yra specializuotas elektroninis maitinimo įrenginys, sukurtas patikimai veikti atšiaurioje aplinkoje, pripildytoje jonizuojančiosios spinduliuotės. Skirtingai nuo įprastų maitinimo šaltinių, jame taikomos specialios technologijos visais aspektais – nuo lustų medžiagų ir grandinės projektavimo iki pakavimo procesų, užtikrinant nenutrūkstamą, stabilų ir patikimą energijos tiekimą esant kritinėms apkrovoms tokiais scenarijais kaip erdvės ir branduolinio reaktoriaus periferijos.
Radiacijos principai{0}}Užgrūdinti galios moduliai
Pagrindinis radiacija{0}}atsparios konstrukcijos tikslas yra atsispirti trijų pagrindinių tipų spinduliuotės-sukeltai puslaidininkinių įtaisų žalai: bendrosios jonizuojančiosios dozės (TID) efektui, pavieniui -įvykio efektui (SEE) ir poslinkio žalai (DD).
1. Radiacijos pavojai elektroniniams įrenginiams
(1) Bendrosios jonizuojančiosios dozės (TID) poveikis
Principas:Ilgai veikiant jonizuojančiąją spinduliuotę, puslaidininkinių medžiagų oksido sluoksniuose (pvz., MOSFET vartų oksido sluoksnyje) susidaro ir kaupiasi krūvių gaudyklės. Dėl šių įstrigusių krūvių pablogėja įrenginio veikimas, pvz., slenkstinės įtampos poslinkis, padidėja nuotėkio srovė ir sumažėja translaidumas.
Poveikis maitinimo šaltiniams:Dėl to padidėja -galios MOSFET pasipriešinimas ir lėtesnis perjungimo greitis, atsiranda atskaitos įtampos ir valdymo lustų loginių būsenų klaidos ir galiausiai sumažėja maitinimo modulių efektyvumas arba netgi visiškai sugenda.
(2) Vieno{1}}įvykio efektas (ŽR.)
Principas:Didelės{0}}energijos dalelės (pvz., protonai, sunkieji jonai) prasiskverbia į lustą ir per itin trumpą laiką sukuria tankius krūvius savo kelyje, sukeldamos rimtus grandinės būsenų sutrikimus.
Vieno{0}}įvykio sutrikimas (SEU):Sukelia loginės būsenos svyravimus (nuo 0 iki 1 arba nuo 1 iki 0) atmintyje arba užraktuose, dėl kurių atsiranda duomenų klaidų.
Vieno{0}}įvykio laikinas (SET):Sukuria momentinį srovės impulsą arba įtampos triktį kombinuotose logikos arba analoginėse grandinėse.
Vieno{0}}įvykio užraktas (SEL):Suaktyvina parazitinių tiristorių laidumą CMOS struktūrose, sudarydamas didelės-srovės trumpąjį jungimą, kuris gali sudeginti įrenginį.
Vieno{0}}įvykio perdegimas (SEB):Tiesiogiai sukelia maitinimo įrenginių (pvz., MOSFET) PN jungties gedimą ir šiluminę žalą.
Poveikis maitinimo šaltiniams:Gali sukelti chaotišką valdymo logiką, staigius trumpalaikius išėjimo įtampos pokyčius, PWM signalų klaidas ir net nuolatinius aparatūros pažeidimus.
(3) Poslinkio žala (DD)
Principas:Didelės{0}}energijos dalelės susiduria su puslaidininkių gardelės atomais, išstumdamos juos iš pradinės padėties ir sudarydamos nuolatinius gardelės defektus. Šie defektai veikia kaip rekombinacijos centrai, sumažinantys mažumos nešiotojų tarnavimo laiką.
Poveikis maitinimo šaltiniams:Poveikis ypač didelis optoelektroniniams įrenginiams (pvz., saulės elementams, optronams) ir bipoliniams tranzistoriams, todėl sumažėja jų srovės stiprinimas ir efektyvumas.
2. Radiacija-Atsparios projektavimo technologijos
Kad būtų galima išspręsti pirmiau minėtus iššūkius, radiacija{0}}atspari galios moduliai naudoja keletą specialių technologijų:
(1) Chip-lygio grūdinimas
Proceso technologija:Specialūs puslaidininkių gamybos procesai, tokie kaip silicio{0}}on-izoliatoriaus (SOI) technologija, naudojami veiksmingai izoliuoti parazitinius tranzistorius ir iš esmės slopinti vieno -įvykio užraktą (SEL).
Radiacijai atsparios{0}}schemos dizainas:Grandinės projektavimo lygmenyje naudojama perteklinė logika (pvz., trigubas modulinis perteklius), klaidų aptikimo ir taisymo (EDAC) grandinės ir konservatyvios konstrukcijos ribos, siekiant pagerinti vieno -įvykio efektų toleranciją (SEE).
Radiacijai atsparaus{0}}įrenginio pritaikymas:Visi pagrindiniai komponentai (pvz., valdikliai, MOSFET, diodai) yra griežtai ekranuojami arba iš prigimties yra „erdvinio lygio“ įrenginiai, specialiai sukurti radiacijai atsparioms programoms.
(2) Grandinės ir sistemos{1}}lygmens grūdinimas
Topologijos pasirinkimas:Parenkamos tvirtesnės ir paprastesnės topologinės struktūros, projektuojant rezervuotas pakankamas įtampos ir srovės atsargas.
Grįžtamasis ryšys ir valdymo kilpos grūdinimas:Pagrindinės analoginės grandinės, tokios kaip įtampos atskaitos ir klaidų stiprintuvai, yra specialiai suprojektuotos taip, kad jos būtų nejautros parametrų pokyčiams. Priežiūros grandinės ir apsaugos nuo virš-įtampos / viršsrovės
Atleidimo dizainas:Ypatingai svarbiose sistemose du ar daugiau visiškai nepriklausomų maitinimo modulių gali būti tiesiogiai naudojami veikti pagrindiniu / budėjimo režimu arba dabartiniu{0}}bendrinimo režimu, kad būtų pasiektas sistemos-lygmens perteklius.
(3) Pakuotės ir išdėstymo grūdinimas
Ekranavimas:Didelio -tankio medžiagos (pvz., volframas, titano lydinys) naudojamos kaip korpusas, siekiant tam tikru mastu apsaugoti nuo spinduliuotės.
Pakavimo medžiagos:Radiacijai{0}}atspari keraminė pakuotė naudojama įprastinei plastikinei pakuotei pakeisti, kad būtų išvengta pakavimo medžiagų veikimo pablogėjimo arba dujų susidarymo, veikiant spinduliuotei. Pavyzdžiui, „ZITN Microelectronics“ JLH28 serijos radiacija{3}}sugrūdinti maitinimo šaltiniai naudoja storosios-plėvelės hibridinių integrinių grandynų technologiją, kad padidintų patikimumą ekstremaliose aplinkose.
Išdėstymo optimizavimas:PCB išdėstymo metu atsižvelgiama į parazitinį poveikį, kurį gali sukelti spinduliuotė, ir imamasi priemonių, kad būtų sumažintas trikdžių jautriems mazgams.
Radiacinės{0}}galios modulių taikymas
Radiacija{0}}užkietėjusios galios moduliai daugiausia naudojami visose srityse, kuriose yra didelio-intensyvumo jonizuojanti spinduliuotė.
1. Aviacijos ir palydovų laukas (pagrindinė programa)
Tai didžiausia ir labiausiai paplitusi radiacijai{0}}atsparių maitinimo šaltinių rinka.
Dirbtiniai palydovai:Maitinkite visą elektroninę palydovų įrangą, pvz., ryšių naudingąsias apkrovas, kompiuterius, žvaigždžių sekimo įrenginius, variklius ir mokslinius instrumentus. Palydovų eksploatavimo trukmė orbitoje yra-nuo kelių iki dešimtmečių, per kuriuos juos nuolat veikia Van Alleno spinduliuotės juostos, saulės blyksniai ir kosminiai spinduliai.
Giluminiai zondai:Tokie kaip Marso marsaeigiai ir Plutono zondai. Išskridę iš Žemės magnetinio lauko apsaugos, jie susidurs su stipresne kosmine spinduliuote, keliančia itin aukštus reikalavimus maitinimo šaltinių patikimumui.
Pilotuojamas erdvėlaivis:Tokie kaip kosminės stotys ir pilotuojami erdvėlaiviai. Siekiant užtikrinti astronautų gyvybės saugumą ir misijų sėkmę, jų maitinimo sistemos turi būti visiškai patikimos.
2. Branduolinės technologijos ir branduolinės pramonės sritis
Atominės elektrinės:Naudojamas stebėti prietaisus, robotus ir valdymo sistemas branduolinių reaktorių viduje arba aplink juos. Reaguojant į avarines branduolines avarijas, radiacija{1}}atspari įranga yra raktas į užduotis didelės-radiacijos zonose.
Branduolinių atliekų apdorojimas:Robotams arba automatizuotai branduolinių atliekų apdorojimo įrangai reikia{0}}radiacijai atsparių maitinimo šaltinių.
Dalelių greitintuvai:Elektroninė įranga akceleratoriaus tuneliuose ir aplink juos turi atsispirti antrinei spinduliuotei, kuri susidaro veikimo metu.
3. Didelio-aukščio laukas
Didelio-aukščio balionai / didelio-aukštio aukščio-tvarumo UAV:Stratosferos aukštyje kosminių spindulių intensyvumas yra daug didesnis nei žemėje, o kai kuriai svarbiai misijos įrangai gali prireikti radiacijai atsparių{0}} maitinimo šaltinių.
Išvada
Apibendrinant galima pasakyti, kad radiacija{0}}užkietėję galios moduliai yra šiuolaikinių aukštųjų technologijų, ypač kosmoso tyrinėjimų ir branduolinės energijos naudojimo, „širdis“ ir „energijos šaltinis“. Dėl daugybės sudėtingų ir sudėtingų konstrukcijų jie užtikrina, kad svarbiausios elektroninės sistemos galėtų gauti nuolatinį ir stabilų energijos tiekimą ekstremaliose spinduliuotės aplinkose, ir yra viena iš pagrindinių technologijų, palaikančių šių pažangiausių technologijų kūrimą.
Norėdami gauti daugiau informacijos, susisiekite su mumis elmarketing@qdzitn.com!