СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-8

дели: два из испытываемых модулей были одноканальными устройствами, а два других модуля были двухканаль ными. В категории одноканальных мо дулей использовалась модель с выход ным напряжением 5 В, в двухканаль ном варианте была выбрана модель с выходным напряжением ±15 В, так как все модели в серии имеют подобную конфигурацию схемы; различия толь ко в коэффициентах трансформации силового трансформатора, значениях параметров компонентов выходных фильтров и цепей коррекции, чтобы обеспечить конкретные выходные па раметры. При испытаниях выходымо дулей были нагружены резистивной нагрузкой, равной половине макси мальной нагрузки. И СПЫТАНИЯ НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ СУММАРНОЙ НАКОПЛЕННОЙ ДОЗЫ РАДИАЦИИ И ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Устройства облучались в гамма уста новке, на которойв качествеизлучателя используется гамма излучениеизотопа 60 Cocактивностьюрадиоизотопногоис точника 19 200 Кюри. Установка рабо тала в режиме обеспечения мощности дозы примерно 1 крад (SiO 2 )/мин. Для позиционированиямодуляотноситель ноисточникаизлучениясцельюобеспе чения требуемой мощности дозы при менялась тележка сприводомотходово го винта. Испытания осуществлялись в соответствии с требованиями стандар та MIL STD 883, Method 1019.5, Condi tion B. Условие B оговаривает требова ния к испытаниям устройств, которые включают полупроводниковые компо ненты, выполненные по MOS техноло гии и предназначенные для примене ний с воздействиемионизирующихиз лучений с мощностью дозы <50 рад (Si)/с. После воздействия гамма излуче нием устройства выдерживались при температуре+100 ° С(отжигались) в тече ние 160 ч для восстановления первона чальных значений их параметров. Также два образца подвергались ис пытаниям на стойкость к воздействию заряженных частиц, вызывающих оди ночные сбои. В качестве источника ра диоактивного излучения применялся циклический ускоритель заряженных частиц – циклотрон, способный со общать тяжёлым ионам энергию до 15 МэВ. Для испытаний использова лись одноканальная модель с выход ным напряжением 2,5 В и двухканаль ная модель с выходом ±15 В. При облу чении оба модуля были нагружены на полную мощность. Они подвергались воздействию ионов ксенона и золота, создающих уровни линейных потерь энергии 47,6 и 83 МэВ см 2 /мг. Модули серии LS выдержали испы тания облучением при суммарной на копленной дозе радиации с поглощён ной дозой до 150 крад по объёмному кремнию и пороговыми значениями ЛПЭ до 83 МэВ см 2 /мг. Наблюдались незначительные ухудшения установ ленного выходного напряжения при увеличении воздействия, но необхо димо заметить, что тенденция к сни жению напряжения уменьшилась по сле отжига. Также наблюдалось незна чительное уменьшение КПД – менее чем на 1% – при поглощённой дозе 150 крад (Si). Несмотря на то что не все модели с разными выходными напря жениями были протестированы, ре зультатыможно применить ко всей се рии на основании подобия модулей серии. Параметрические изменения после воздействия накопленной до зы радиации были незначительными. Небольшие отклонения наблюдались при воздействии заряженных частиц. Однако не наблюдалось обратимых сбоев (SEU, Single Event Upset) и эф фекта SEL (Single Event Latchup) – рез кого возрастания тока потребления. Необходимо отметить, что доля обра тимых и необратимых отказов в ре зультате одиночных эффектов от воз действия протонов и ионов естествен ных радиационных поясов Земли (ЕРПЗ), солнечных (СКЛ) и галакти ческих (ГКЛ) космических лучей со ставляет 35% [1]. Следует обратить вни мание на то обстоятельство, что не всегда производители электронных компонентов предоставляют данные о стойкости компонентов к воздей ствию тяжёлых заряженных частиц, ограничиваясь только значением по глощённой дозы. Надёжно защититься от воздействия тяжёлых заряженных частиц и протонов (частиц энергий свыше 1 МэВ) путём применения до полнительных экранов не представ ляется возможным. Для обеспечения надёжного функционирования элек тронной аппаратуры в условиях воз действия тяжёлых частиц необходимо применять радиационно стойкие ком поненты, выполненные по специаль ным технологиям, таким как кремний на диэлектрике (Silicon on Insulator, SOI) и другие; себестоимость этих тех нологических процессов в 5 – 10 раз выше, чем традиционных. Кроме высокой стойкости к воздей ствию радиации и факторов внешней среды, таких как предельная темпера тура и влажность, низкое давление, солнечная радиация, механический удар и вибрация, преобразователи имеют оптимальную стабилизацию, устойчивость, низкие уровни пульса ций, защиту от перегрузки и коротко го замыкания. В числе дополнитель ных особенностей можно отметить ограничение коэффициента заполне ния периода импульса в зависимости от входного напряжения, защиту от пониженного входного напряжения, ограничение пускового тока для обес печения мягкого запуска и значение КПД свыше 82% во всём диапазоне ра бочих температур –55…+85 ° С. З АКЛЮЧЕНИЕ Основными факторами в успешной разработке интегрально гибридных DC/DC преобразователей серии LS яв ляются правильный выбор компонен тов для функционирования в условиях воздействия полей ионизирующих из лучений космического пространства, оптимальный выбор материалов и структуры конструкции, консерватив ный подход к определению запаса тех нических параметров компонентов, удачная компоновка конструкции и разработка производственного про цесса. Благодаря высоким значениям основных параметров, характеризую щих эффективность – надёжность и ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 16 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2011 Основные технические характеристики DC/DC преобразователей серии LS Модель Мощность (макс.), Вт Номинальное значение выходного напряжения, В Ток нагрузки (макс.), А КПД, % LS2801R5S 12 1,5 8 64 LS2802R5S 20 2,5 8 72 LS2803R3S 25 3,3 7,57 76 LS2805S 30 5 6 82 LS2812S 30 12 2,5 82 LS2815S 30 15 2 83 LS2805D 30 ±5 4,8 83 LS2812D 30 ±12 2,3 83 © СТА-ПРЕСС