СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2013

В ВЕДЕНИЕ Космическое пространство являет ся жёсткой окружающей средой с предельными температурами, меха ническими воздействиями и бомбар дировкой элементарными частица ми с различной энергией. Кроме обеспечения стойкости к этим деста билизирующим факторам, космичес кая аппаратура должна надёжно ра ботать в течение 15 лет или более, включая до 5 лет наземных испы таний. Одной из важнейших задач создания космических аппаратов с длительным сроком активного су ществования является обеспечение требуемой стойкости бортовой аппа ратуры к воздействиям ионизирую щих излучений. Надёжное питание оборудования зонда для полёта на Марс является сложной задачей для разработчиков преобразователей постоянного на пряжения [1–3]. Объём работ по ква лификации преобразователя для при менения в космической аппаратуре является значительным, и поэтому преимуществом пользуются устройст ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2013 ва с подтверждёнными техническими характеристиками для бортовой ап паратуры космических аппаратов. Для обеспечения непрерывного без отказного функционирования обору дования важно проанализировать воздействие наихудшего сочетания внешних факторов, учитывая пре дельные значения параметров компо нентов с коэффициентом запаса к нормам. Длительный жизненный цикл кос мических приборов обязывает раз работчика преобразователей при менять компоненты, которые будут оставаться доступными в течение де сятилетий. Применение микросхем с высокой степенью интеграции явля ется рискованным, поскольку они, как правило, имеют короткий жиз ненный цикл, синхронизированный с изменениями технологии произво дства. Конструкция на дискретных компонентах с подтверждёнными параметрами часто является наи лучшим решением для преобразова телей космической категории качест ва (Space). Применение отдельных компонен тов вместо стандартных интегральных микросхем преобразователей пре доставляет разработчику большую гибкость в выборе топологии уст ройства и метода регулирования. Кос мическое пространство характеризу ется большим перепадом температур (–130…+125 ° С), поэтому при выборе компонентов необходимо провести детальные исследования их парамет ров под воздействиемпредельных тем ператур. Проникновение в космос являет ся рискованной операцией, которая требует огромного внимания к меха нической конструкции преобразова теля. Способ крепления особенно ва жен для крупногабаритных компо нентов, таких как трансформаторы и накопительные конденсаторы. На ри сунке 1 показана конструкция радиа ционно стойкого DC/DC преобразо вателя серии SMHF без защитной крышки. Следует принимать во вни мание даже тип маркировочной крас ки для изделия, с учётом требований к содержанию летучих конденси руемых веществ (Collected Volatile Condensable Material, CVCM) и устой чивости к дегазации, измеряемой по общей убыли массы (Total Mass Loss, TML). В ОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ Если преобразователь использует ся в бортовой аппаратуре космичес кой техники, он должен выдерживать воздействие радиации, которая вклю чает ионизирующие излучения низ кой и высокой интенсивности, про тоны и ионы солнечных и галактичес ких космических лучей, вызывающие в изделиях электронной техники оди ночные дефекты и структурные по вреждения кристаллической решёт ки из за смещения атомов (Displa cement Damage) под воздействием высокоэнергетических протонов и нейтронов. Характер повреждения зависит от массы частицы, скорости и вещест ва, с которым взаимодействует час тица. Результатом может быть не предсказуемое изменение состояния логических схем или общий сбой в работе вследствие радиационного защёлкивания транзисторов в от крытом состоянии, что часто наблю дается в КМОП и БиКМОП прибо рах. Общепринятая классификация одиночных эффектов представле на в [4, 5]. Дефекты образуют узлы захвата и сокращают время жизни носителей малой концентрации. В отличие от Рис. 1. Конструкция гибридно плёночного DC/DC преобразователя серии SMHF (крышка снята) Сложные задачи разработки DC/DC преобразователей для миссии на Марсе Виктор Жданкин (Москва) Разработка оборудования для миссии на Марсе связана с решением множества уникальных проблем, которые требуют всестороннего понимания вопросов физики материалов и излучений, анализа на схемном уровне и методологии проектирования. В статье обсуждаются вопросы проектирования преобразователей постоянного напряжения для бортовой аппаратуры марсохода Curiosity. Приведены результаты испытаний преобразователей Interpoint, серийно выпускаемых компанией CRANE Aerospace & Electronics, на стойкость к воздействию гамма#излучения с небольшой мощностью дозы. © CТА-ПРЕСС