ЖУРНАЛ СТА 3/2013

тания на стойкость к воздействию ТЗЧ различных компонентов разных компа- ний (микросхемы АЦП/ЦАП, FPGA, операционных усилителей, транзисто- ров MOSFET, микросхем памяти, ли- нейных регуляторов и DC/DC-преобра- зователей), которые планировались к применению в космических программах NASA. Подвергались испытаниям и несколько серий DC/DC-преобразова- телей производства компании CRANE Electronics: SMRT28515T, SMTR283R3S, SMSA2812D, SMSA2815S, MFP0507S, SLH2812D, SMFLHP2815S. Основные исследования на стойкость к воздействию отдельных ТЗЧ проводи- лись на циклотроне Texas A&M Univer- sity (TAMU) и на установке Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Обе эти установки предназначены для циклического ускорения протонов и ионов с широким диапазоном энергии. Для имитационного моделирования радиационных эффектов от отдельных ядерных частиц (одиночных сбоев) при- менялся также сфокусированный лазер американской лаборатории NRL (Naval Research Laboratory). Лазерный луч с длиной волны 590 нм на глубине про- никновения 2 мкм имел интенсивность сфокусированного излучения около 37% (снижение до уровня 1/ e ) от интен- сивности на поверхности, частота по- вторения импульсов составляла 1 кГц. Необходимо отметить, что испытания на стойкость к воздействию отдельных заряженных частиц на лазерных имита- торах со сфокусированным излучением позволяют воспроизводить ряд одиноч- ных радиационных эффектов: ● эффекты одиночных сбоев, включая эффекты функциональных сбоев; ● эффекты вторичного пробоя, в том числе в мощных полевых транзисто- рах; ● эффекты отказов (тиристорные эф- фекты SEL и катастрофические отказы); ● одиночные переходные эффекты (SET – Single Event Transient, «игол- ки») – кратковременные импульсы напряжения (тока), возникающие вследствие одиночных радиацион- ных эффектов. Результаты испытаний и анализа воздействий ТЗЧ на электронные ком- поненты приведены в отчёте [7]. В табл. 1 кратко представлены резуль- таты испытаний DC/DC-преобразова- телей CRANE Electronics на воздей- ствие одиночных ядерных частиц, а более подробно об испытаниях одного из них – SMFLHP2815S [8] и получен- ных результатах рассказывается в сле- дующем разделе. И СПЫТАНИЯ DC/DC- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ SMFLHP2815S НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ТЗЧ Исследования проводились с целью определения стойкости одноканального DC/DC-преобразователя SMFLHP2815S (рис. 2) к воздействию одиночных эф- фектов от воздействия потоков ТЗЧ на испытательном оборудовании в Cyclo- tron Institute, расположенном на терри- тории Texas A&M University. Работа про- водилась по программе NASA Electronics Parts and Packaging (NEPP). Испытывались два образца. Каждый образец подвергался воздействию кор- пускулярного ионизирующего излуче- ния, и результаты сравнивались для контроля. Перед испытаниями у образ- цов удалили крышки. Конверторы се- рии SMFLHP являются однотактными прямоходовыми импульсными DC/DC- преобразователями напряжения, кото- рые использует квазипрямоугольные импульсы с постоянной частотой пере- ключения 600 кГц. Гальваническая раз- вязка между входными и выходными цепями в основной цепи обеспечивает- ся трансформатором, а в контуре обрат- ной связи используется широкополос- ная индуктивная связь. В этих устрой- ствах применяется уникальная двойная петля обратной связи, которая управ- ляет выходным током с использованием внутреннего контура обратной связи и выходным напряжением в режиме кон- тура обратной связи с последователь- ным включением напряжения. До- полнительная обратная связь по току дросселя улучшает переходные характе- ристики в токовом режиме и упрощает параллельное подключение нескольких модулей. Испытательный стенд Испытания проходили на стенде Texas&MCyclotron Radiation Effects Faci- lity пучками с энергией 15 МэВ/нуклон. Плотность потока частиц составляла от 5,49 × 10 2 до 1,45 × 10 5 частиц/см 2 в се- кунду. Для разрушающих испытаний все тесты проводились при потоке до 1 × 10 6 частиц/см 2 или пока не проис- ходили разрушающие события. Для неразрушающих испытаний все тес- ты осуществлялись при потоке до 1 × 10 6 частиц/см 2 или пока не насчиты- валось достаточное число (>100) пере- 94 СТА 3/2013 АППА Р А Т НЫЕ С Р Е ДС Т В А / ИС ТОЧНИКИ ПИ Т АНИЯ www.cta.ru Таблица 1 Краткое представление результатов испытаний гибридных DC/DC-преобразователей CRANE Electronics на воздействие одиночных заряженных частиц Код компонента Оборудование/ дата Результаты испытаний, ЛПЭ (МэВ • см 2 /мг) Напряжение питания Размер выборки (H – поток ТЗЧ, L – лазерное излучение) SMRT28515T H: TAMU/ 10.03.2010; LBNL/ 10.06.2010; TAMU/ 10.11.2010 H: SEL ЛПЭ > 86,3; SET ЛПЭ < 25. Эффекты SET наблюдались при ±300 мВ (пик.), 600 нс ±15 В 1 SMTR283R3S H: TAMU/ 10.03.2010; TAMU/ 10.11.2010 H: SEL ЛПЭ > 86,3; SET ЛПЭ < 54. Эффекты SET наблюдались при 700 мВ (пик.), 100 мкс ±15 В 3 SMSA2812D H: TAMU/ 10.03.2010; TAMU/ 10.11.2010 H: SEL ЛПЭ > 86,3; SET ЛПЭ < 28,8. Эффекты SET наблюдались при ±300 мВ (пик.), 600 нс ±12 В 2 MFP0507S H: TAMU/ 10.12.2010; LBNL/ 11.01.2011 H: SEL ЛПЭ > 85,4; SET ЛПЭ < 3,49. Эффекты SET при выходном напряжении 0,8 В – 200 мВ, 100 мкс; при выходном напряжении 3,3 В – менее 800 мВ, 200 мкс 0,8; 3,3 В 4 SLH2812D H: LBNL/10.06.2010; TAMU/ 10.11.2010; TAMU/ 10.03.2010 H: SEL ЛПЭ > 86,3; SET ЛПЭ < 58,8. Эффекты SET: импульс 1 В (пик.), 700 нс ±15 В 2 SMFLHP2815S H: TAMU/ 10.03.2010; TAMU/ 10.11.2010 H: SEL ЛПЭ > 86,3; SET ЛПЭ < 53,1. Эффекты SET: импульс 1 В (пик.), 200 мкс ±15 В 2 SMSA2815S L: NRL/ 10.05.2010 L: при поглощении фотонов. Эффекты SET: импульсы +160 мВ и 192 мВ, 100 мкс ±15 В 2 Рис. 2. Внешний вид конструкции одноканального DC/DC-преобразователя SMFLHP2815S © СТА-ПРЕСС