辐射预兆设计：VDMOS器件损伤与DC/DC转换器故障预警

本文主要探讨了在航天应用中，针对VDMOS器件损伤对DC/DC转换器可能产生的辐射失效问题，设计了一种辐射预兆单元。DC/DC转换器是电子系统中常见的电源管理组件，其性能对系统的稳定性和可靠性至关重要。VDMOS器件作为核心开关元件，易受到辐射影响，导致阈值电压漂移、跨导退化和漏电流增加等失效模式。 预兆单元技术原理基于可靠性浴盆曲线理论，旨在通过早期检测和预警，避免或减小设备在损耗失效阶段造成的损失。预兆单元设计的关键在于选择敏感且易于监测的参数，以便于在器件或电路出现辐射损伤迹象时提供预警。本文重点关注的是阈值电压和输出电压这两个参数，因为它们在辐射后可能会显著变化，直接影响转换器的正常运行。 具体到VDMOS器件，辐射后可能会导致阈值电压负漂，这意味着在PWM输出电压低于其阈值电压时，器件无法有效关闭，从而导致能量传输中断，转换器无法维持稳定的输出电压，最终导致整个系统失效。同时，阈值电压的下降还会导致漏电流增加，增加DC/DC转换器的能耗，进一步加剧其失效风险。 文章通过分析辐射失效的物理机制和DC/DC转换器的电气传输特性，建立了阈值电压和输出电压等辐射敏感参数与转换器关键性能指标之间的关联。这一关系被用来设计预兆单元，当预兆单元监测到这些参数偏离正常范围时，会提前发出故障预警，使得系统能够在故障发生前采取必要的应对措施，如切换到备份电源或者保护电路，从而减少辐射损伤失效带来的损失。 总结来说，本文的核心内容是提出了一种基于VDMOS器件辐射损伤特性的DC/DC转换器预兆单元设计方法，通过实时监测和分析关键参数，为航天电子设备提供了一种有效的辐射防护手段，保障了系统的稳定性和可靠性。