[發明專利]一種加速器模擬源單粒子輻照試驗用電源切換控制裝置

在審

• 申請號: 201710787197.1
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107608332A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 李春
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于單粒子效應地面模擬試驗平臺研究技術領域，具體涉及一種加速器模擬源單粒子輻照試驗用電源切換控制裝置。

背景技術

所有航天器電子系統中應用的集成電路都會受到空間高能粒子的輻射影響，產生單粒子效應，可能導致電路的功能失效，給航天器帶來致命的影響。因此，如何提高宇航級集成電路抗單粒子效應的能力一直是輻射加固領域的研究熱點。

單粒子效應研究的試驗方式分為空間搭載飛行試驗研究和地面模擬試驗兩種方式。雖然空間飛行搭載試驗是研究單粒子效應的最直接方式，但持續周期長(數10年左右)，試驗資源有限，費用昂貴。最為廣泛的研究方式是地面模擬試驗；目前地面模擬空間單粒子事件的模擬源分為三類：重離子加速器模擬源，激光模擬源和自然輻射源。

其中重離子加速器是最常用且認可度最高的模擬源，重離子加速器通過高壓對激活的離子進行加速得到高能離子。為減少空氣對重離子加速器終端窗口輸出離子的阻力，保證離子射入受試集成電路的有源區產生單粒子效應，受試器件應為開帽狀態，在完成受試器件的電路測試板安裝后，應在重離子加速器的終端窗口建立起一個真空環境。試驗電路板一般是安裝在能夠進行三維移動的導軌支架上，進行試驗時，通過控制導軌的移動使受試電路對準終端出口，接收離子束流的輻照。放在真空環境中的電路測試板電源接口均通過真空密封插頭引出到真空環境外，直流電源通過真空密封插頭對電路測試板進行供電。在重離子加速器輸出離子時，終端附近為輻射環境，對試驗的進行監測的監測室與重離子加速器輸出終端所在的輻照室之間需進行防輻射隔離。對電路測試板的電源控制和監測只能通過長的供電線纜將真空密封插頭接入監測室進行操作。這種長線纜供電方式，線纜壓降大，容易造成測試電路板供電不足；并且由于寄生電容過大在監測室記錄的電流變化情況難以準確的與電路測試板上的電流變化情況一一對應，造成試驗結果不可信。在多個不同電路進行試驗時，需要對電路進行切換供電，此時只能在現場調結直流電源的輸出電壓，設置電流限制范圍，浪費了寶貴的重離子加速器機時，試驗效率較低。亟需改進提高加速器模擬源單粒子輻照試驗的電源控制方式，提高試驗電源的控制精度，提高重離子加速器機時的利用效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種加速器模擬源單粒子輻照試驗用電源切換控制裝置，監控精度高，可實現程序自動控制電壓的切換，對電路測試板工作電流的進行自動記錄，支持多個不同電路依次試驗，提高了加速器模擬源單粒子輻照試驗的效率。

本發明采用以下技術方案：

一種加速器模擬源單粒子輻照試驗用電源切換控制裝置，包括電源切換控制電路板、上位機PC和遠程控制機PC，所述電源切換控制電路板和上位機PC分別連接程控直流電源，所述電源切換控制電路板提供下位機通信接口連接線纜與所述上位機PC連接，上位機PC和遠程控制機PC之間通過直連網線連接，所述電源切換控制電路板和程控直流電源設置于輻照室內，通過所述遠程控制機PC實現對電源切換控制電路板和程控直流電源的控制操作。

進一步的，電源切換控制電路板包括下位機通信接口、下位機CPU、電源模塊組和電源管理電路組，所述上位機PC通過下位機通信接口連接線纜與所述下位機通信接口連接，下位機與上位機間的通訊指令經過通信接口電路與下位機CPU的UART進行傳送，對下位機CPU發出控制命令，所述下位機CPU通過電源模塊組和電源管理電路組實現對路電源輸出端口的控制。

進一步的，所述電源模塊組包括4個型號為PTH08T230W的電源模塊電路，所述電源模塊電路用于將電源切換控制電路板輸入的5V電壓分成4路5V電壓獨立控制輸出至相應的電源模塊組電壓輸出端口。

進一步的，所述電源管理電路組包括12個型號為TPS70302的電源轉換電路，所述電源轉換電路用于將電源切換控制電路板輸入的5V電壓分成12路范圍在1.5～3.6V任意可調的電壓，獨立控制輸出至相應的電源管理電路組輸出端口。

進一步的，所述電源轉換電路的電壓輸出引腳和反饋引腳之間連接有一個阻值在5～60KΩ內連續可調的電位器，反饋引腳通過30.1KΩ電阻接地，通過調節所述電位器的阻值實現對每個所述電源轉換電路在1.5～3.6V范圍內輸出電壓。

進一步的，所述下位機CPU的型號為LPC1766，通過CPU時鐘源提供50MHz的時鐘輸入信號。

進一步的，所述上位機PC采用uLink調試器通過調試接口對所述下位機CPU進行固件C語言編碼、調試及程序固化。