DC/DC转换器辐射预兆单元设计：保障航天电源可靠性

"电源技术中的VDMOS器件损伤的DC/DC转换器辐射预兆单元设计，探讨了在航天应用中，如何通过预兆单元技术提高DC/DC转换器的辐射抗性及其可靠性。" 在电源技术领域，尤其是在航天应用中，DC/DC转换器扮演着至关重要的角色。由于这些转换器工作在太空辐射环境下，辐射损伤成为其主要的失效原因，直接影响整个航天器的可靠性。因此，对DC/DC转换器的辐射损伤失效机理、失效模式以及相应的抗辐射筛选和加固策略的研究受到了国内外学者的广泛关注。 随着航天技术的快速发展，商业化的电子器件越来越多地被应用于航天设备，这使得确保DC/DC转换器的可靠性变得尤为紧迫。为解决这一问题，国外研究者提出了预兆单元技术，即在不改动转换器基本拓扑结构的前提下，集成监测单元来监控易损部件或关键参数，提前预警潜在的故障，从而增强转换器的可靠性。然而，尚未有研究将预兆单元技术应用于DC/DC转换器的辐射抗可靠性分析。 本研究基于辐射失效物理和DC/DC转换器的电气传输特性，深入分析了VDMOS（Vertical Double-Diffused Metal-Oxide-Semiconductor）器件遭受辐射损伤后对其敏感参数的影响，以及这些参数如何关联到DC/DC转换器的关键敏感参数。通过建立这种辐射损伤关系，可以设计出预兆单元，在转换器出现故障之前发出预警信号，以便及时采取措施减少因辐射损伤导致的失效风险。 预兆单元设计的核心原理在于，它作为一个独立的电路单元，与主机电路（即DC/DC转换器）在同一芯片上集成，共同经历相同的应力和环境条件。预兆单元能够捕获周围环境信息或实时监测主机电路的关键参数，并在故障发生前发出警告。这一技术的理论基础是可靠性工程中的“浴盆曲线”，该曲线描绘了产品寿命的三个阶段：早期失效期、偶然失效期和损耗失效期。预兆单元技术旨在尽早发现并应对即将进入损耗失效期的迹象，以延长设备的工作寿命。 通过预兆单元技术的应用，可以实现对DC/DC转换器的辐射损伤进行早期预测和预防，这对于提高航天设备的整体可靠性具有重要意义。未来的研究可能进一步探索预兆单元的优化设计，以提升其预测精度和响应速度，同时降低系统的额外负担，以满足航天应用的严苛需求。