基于PWM的DC-DC轉(zhuǎn)換器輻射損傷預(yù)兆單元研究.pdf

1、DC/DC轉(zhuǎn)換器是航天電子設(shè)備輻射易損單元之一，其可靠性尤其是抗輻射性能備受關(guān)注。在目前航空、航天、軍用電子系統(tǒng)的電子元器件趨向于選擇市售商業(yè)成品(COTS)的趨勢(shì)下，國(guó)外研究人員提出了可靠性PHM方法，在COTS電路中加入狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)時(shí)掌控其工作狀態(tài)，預(yù)兆失效，既免除了器件加固的成本，也有效降低采用市售器件的風(fēng)險(xiǎn)。 PWM控制器是PWM型DC/DC轉(zhuǎn)換器反饋控制回路的核心，輻射誘發(fā)的PWM控制器的功能退化將導(dǎo)致DC/DC

2、轉(zhuǎn)換器輸出不穩(wěn)定甚至失效。本文重點(diǎn)關(guān)注PWM控制器的輻射效應(yīng)，研究PWM性能退化對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器整體性能的影響，并研制預(yù)兆單元，其功能是在PWM性能出現(xiàn)失效征兆而DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障之前給出警告。在DC/DC轉(zhuǎn)換器電路中增加監(jiān)控PWM的預(yù)兆單元既可以避免DC/DC轉(zhuǎn)換器突發(fā)災(zāi)難性故障，同時(shí)可對(duì)退化或失效部位準(zhǔn)確定位，便于在未來(lái)的設(shè)計(jì)或制造中進(jìn)行可靠性改進(jìn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輻照導(dǎo)致DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓發(fā)生漂移。論文建立了

3、PWM控制器傳輸模型和單端反激型DC/DC轉(zhuǎn)換器傳輸函數(shù)，從電路傳輸?shù)慕嵌茸C明反饋控制回路中光電耦合器和PWM集成控制器基準(zhǔn)電壓部分性能退化是導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器輸出電壓漂移的主要原因。而后，為實(shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換器狀態(tài)監(jiān)控和輻照失效預(yù)兆提出了根據(jù)PWM集成控制器基準(zhǔn)電壓變化量估算DC/DC變換器輸出電壓漂移量的預(yù)測(cè)模型，在此模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并制造基于PWM的DC/DC轉(zhuǎn)換器輻照損傷預(yù)兆單元。通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，預(yù)兆單元實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)初衷，可提高航天D