[發明專利]用于SCR脈寬調制器的單粒子瞬態效應抵抗電路

在審

• 申請號: 201710286790.8
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107241014A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 王其崗;李毅軍;趙斌;榮焱;李斌;馬文博
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/36
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 高燕燕,仇蕾安

技術領域

本發明提供了一種用于SCR脈寬調制器的單粒子瞬態效應抵抗電路，屬于開關電源技術領域。

背景技術

UC1846/7型脈寬調制器是目前開關電源中常用的控制器，它的使用可以大大降低開關電源電路的復雜度及減少電路元器件使用數量。UC1846/7型脈寬調制器內部集成有軟啟動電路和保護電路。只需在外接一個軟啟動電阻、分壓電阻、軟啟動電容，便能實現在啟動時，UC1846/7緩慢向軟啟動電容充電以控制開關電源的啟速速率；輸出短路或過壓情況時，UC1846/7可以使外接的軟啟動電容放電并讓電源重啟以保護電源和負載。但是UC1846/7內部軟啟動電路具有SCR結構，SCR存在單粒子翻轉(SEU)的可能性，所以具有這種結構的UC1846/7型脈寬調制器不適合于宇航應用(即衛星、飛船、月球控測器、天宮空間站等)。

空間環境極其惡劣，存在各種高能粒子，這些高能粒子能夠使半導體結導通，從而出現電子設備和系統不期望看到的現象。UC1846/7型控制器中軟啟動電路，由于存在SCR結構，會出現單粒子瞬態效應---單粒子翻轉，導致軟啟動電容放電致使電源輸出中斷，這樣會影響到負載的正常工作甚至更嚴重的后果。因此，在沒有其它可選用脈寬調制器情況下，同時為了避免UC1846/7型控制器單粒效應導致的嚴重后果，開關電源選擇采用分立元器件搭建脈寬調制器。與采用集成電路的設計相比較，此舉增加了電路復雜度，也降低了電源系統可靠性。

圖1所示為UC1846/7常用的一種軟啟動復位電路。在電源開機啟動時，軟啟動電容C1通過由R1和R2組成的電阻分壓網絡被緩慢充電到預定的電壓，UC1846/7輸出占空比也隨之緩慢變寬，輸出達到緩慢啟動效果。在接收到故障或關斷信號時，SCR(可控硅)被觸發使軟啟動電容C1放電，直到放電電流下降到低于SCR的維持電流為止。一旦SCR被觸發，放電裝置一直被鎖存，直到C1被放電到預定電平為止(接近于零電平)，此時上述放電裝置被復位，隨后電源被重啟。SEU事件能夠意外的導制UC1846/7內部SCR的觸發，這會迫使軟啟動電容C1接近完全地放電，從而使正常工作中的電源突然中斷。在這種情況下，增加與電容C1串聯的電阻R1不會起作用，這是因為SCR所需維持電流特別的小，R1所需的阻值將會大的驚人，同時也會影響到對C1充電時間。

針對采用可控硅(SCR)結構進行過流保護的脈寬調制器，如UC1846/7，目前亟需一種能夠抵抗單粒子瞬態效應的電路，其既可以防止UC1846/7在遇到SEU事件時使上述軟啟動電容放電，同時也不會影響到啟動時軟啟動電容的正常充電持續時間。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了用于SCR脈寬調制器的單粒子瞬態效應抵抗電路，針對采用可控硅(SCR)結構進行過流保護的脈寬調制器，其能夠防止工作中的脈寬調制器在遇到SEU事件時使軟啟動電容放電，并同時允許電源在重啟時軟啟動電容充電所需時間與正常啟動時軟啟動電容充電時間一致。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：用于SCR脈寬調制器的單粒子瞬態效應抵抗電路，包括具有可控硅SCR結構的SCR脈寬調制器、RC緩沖器、PNP型三極管Q1和NPN型三極管Q2。

RC緩沖器由軟啟動電容C1、第一電阻R1和第二電阻R2組成，其中R1與C1串聯接在SCR脈寬調制器的基準電壓vref和公共地之間，R2與Q2串聯后并聯在C1兩端。

PNP型三極管Q1，其發射極與脈寬調制器的COM端相連，集電極與公共地相連，基極與軟啟動電容C1相連。

進一步地，SCR脈寬調制器為UC1846/7。

有益效果：

1、本發明通過摒棄UC1846/7內部對單粒子敏感的軟啟動復位電路，采用在外圍增加一個在實際故障中允許軟啟動電容放電的電路來實現的。該電路包括：P型三極管Q1，其發射極與UC1846/7的7腳COM端相連，集電極與公共地相連，基極與軟啟動電容C1相連；RC緩沖器，其耦合在UC1846/7的基準電壓和公共地之間。由此，當UC1846/7啟動時，軟啟動電容C1通過電阻R1進行緩慢充電，實現開機軟啟動，并且在發生單粒子翻轉的情況下，SCR導通，UC1846/7的1腳電壓下降到或接近于零電平時，由于UC1846/7的1腳電流限制調節端沒有與軟啟動電容相連，所以不會導致軟啟動電容放電使電源重啟。

2、本發明電路還包括外部故障檢測和關斷觸發電路，它與軟啟動電容并聯耦合以用于當檢測到過流或過壓時對軟啟動電容放電，使電源斷電重啟以保護電源及負載。

附圖說明