空间信息系统COTS技术下的抗辐射设计

技术分类: 模拟设计  | 2008-03-27
来源:单片机与嵌入式系统应用 | 作者:国防科技大学 李毅 李瑞

  每块CPU板上每一个需要监测的器件供电引脚和供电电压之间,都加上如图4所示的由MAX4373和SI4465DY构成的SEL保护宅路;CPU板上不同器件的供电电压有4种不同的电压值(5V,3.3V,1.8V,1.5V)。这里的SEL保护电路其实就是对2.2小节中SEL保护电路原理的改进,即监测芯片MAX4373和要监测的器件使用的是不同的电源。当器件发生SEL大电流时,COUTl为高,且MAX4373工作保持锁存该高电平,于是一方面迅速切断该器件的供电电路以避免损坏,另一方面通过“或”门控制该CPU电源。可以看到,“或”门使得CPU板上任何被监测的器件发生SEL时,CPU电源舶Ctrl为高,其上的SI4465DY同样实现了开关功能,则CPU电源上MOSFET断,电源的ON/OFF为低使得整个该CPU板的供电断掉,此时便解决了此次的SEL问题。其后接口板上的Wacch dog能感知到该CPU发生故障,并控制双机逻辑切换到另一台CPU使之作为主机,即实现双机切换。可以看到,当故障CPU断电后,Ctrl变低,则该CPU电源上MOSFET导通,ON/OFF为高使得整个CPU的供电恢复,该CPU重新通电加载作为备机,从而实现温备。

  3.2 接口板上的抗SEL方案

  实现结构如图5所示。

  接口板中每一个需要监测的器件供电引脚和供电电压之间,都加上如图5所示的由MAX4373和SI4465DY构成的SEL保护电路;接口板上不同器件的供电电压有3种不同的电压值(5V,3.3V,1.5V)。这里的SEL保护电路其实就足对2.2小节中SEL保护电路原理的改进,即监测芯片MAX4373和要监测的器件使用的是不列的电源。当器件发生SEL大电流时,COUTl为高,且MAX4373工作保持锁存该高电平,于是一方而迅速切断该器件的供电电路以避免损坏,另一方面通过“或”门去控制接口板电源。

  可以看到,“或”门使得接口板上任何被监测的器件发生SEL时,接口板电源的Ctrl为高,其上的SI4465DY同样实现了开关功能,则接口板电源上MOSFET断开,ON/OFF为低使得整个接口板的供电断掉,此时便解决了此次的SEL问题。当接口板断电后,Ctrl变低,则该接口板电源上MOSFET导通,ON/OFF为高使得整个接口板的供电恢复,接口板迅速重新通电,极短时间内不会影响到双机工作。

  3.3 部分PCB原理图

  根据以上设计制板实现,部分PCB原理图如图6所示。

实现结构

点击看原图

  结语

  本文对太空辐射环境进行了分析,研究了COTS技术下空间信息处理系统的抗辐射设计,给出了基于SEL辐射效应的解决方案,并在某航天器双机系统(温备)上进行了原型实现。考虑到高能粒子辐射不仅存在于太空,还广泛存在于核爆环境下甚至大气中,因此,该实现方案也能够移植应用于人为辐射(如敌方核爆)、机载(航空)和车载等领域。

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