[发明专利]一种空间环境下CMOS器件单粒子闩锁效应防护装置

说明书

一种空间环境下CMOS器件单粒子闩锁效应防护装置，属于过流保护领域，解决了现有商业级过流保护芯片在空间环境下可靠性低的问题。所述防护装置：供电电源与CMOS器件构成电气回路。电流采集模块将所述电气回路中的电流信号转换为电压信号。电压比较模块判断转换的电压信号与基准电压信号的大小，当前者小于或等于后者时，开关控制模块通过开关模块使电气回路保持连通，否则，开关控制模块通过开关模块断开所述电气回路。开关定时开启模块用于在电气回路断开后的T时间通过控制开关控制模块和开关模块，使电气回路连通。所述防护装置所采用的电子元器件均为模拟元器件。本发明所述装置适用于空间环境下CMOS器件单粒子闩锁效应的防护。

技术领域

本发明涉及一种CMOS器件单粒子闩锁效应防护装置，属于过流保护领域。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展以及卫星功能需求的转变，微小卫星受到了前所未有的关注。微小卫星具备体积小、重量轻、研制周期短、成本低和发射方式灵活等特点，主要用于通信、对地遥感、行星际探测、科学研究和技术试验等领域，在国际航天领域占有重要的地位。

与宇航级电子器件相比，商业级电子器件因具备更低的价格和更优良的性能而得以应用在微小卫星上。商业级电子器件的应用不仅能够提升微小卫星的性能，而且能够更好地满足微小卫星对低成本、小体积和低功耗的需求。但是，在空间环境下，必须保证商业级电子器件的可靠性。

空间环境中充斥着大量的高能粒子，例如质子、电子、α粒子、γ粒子和重离子等。这些高能粒子引起的辐射效应，尤其是单粒子闩锁效应，严重影响着电子器件的可靠性。单粒子闩锁效应主要发生在CMOS器件中，该效应会导致CMOS器件局部过流，功耗增加以及热能积累。若不及时处理，CMOS器件的温度将持续上升，最终永久性烧毁，成为不可恢复的故障。当CMOS器件发生单粒子闩锁效应时，无法通过切断输入、输出信号的方式使CMOS器件恢复到未发生闩锁效应的状态，只能通过切断电源再重新上电的方式，使其恢复正常。

目前，现有空间环境下商业级CMOS器件的单粒子闩锁效应的防护主要通过商业级过流保护芯片来实现。但是，由于商业因素，过流保护芯片的内部结构未知，其很可能因使用半导体器件而受到空间环境中高能粒子的影响，可靠性无法保证。

发明内容

本发明为解决现有商业级过流保护芯片在空间环境下可靠性低的问题，提出了一种空间环境下CMOS器件单粒子闩锁效应防护装置。

本发明所述的空间环境下CMOS器件单粒子闩锁效应防护装置，供电电源与CMOS器件构成电气回路；

所述防护装置包括电流采集模块、电压比较模块、开关控制模块、开关定时开启模块和开关模块；

电流采集模块用于将所述电气回路中的电流信号转换为电压信号，并将该电压信号发送至电压比较模块；

电压比较模块用于判断其接收到的电压信号与预设的基准电压信号的大小，当前者小于或等于后者时，向开关控制模块发送第一控制信号，否则，向开关控制模块发送第二控制信号；

开关控制模块用于根据第一控制信号向开关模块发送第三控制信号，根据第二控制信号向开关模块发送第四控制信号，同时向开关定时开启模块发送第五控制信号；

开关模块用于根据第三控制信号控制所述电气回路导通，用于根据第四控制信号控制所述电气回路断开；

开关定时开启模块用于根据第五控制信号，在T时间后向开关控制模块发送第六控制信号；

开关控制模块还用于根据第六控制信号向开关模块发送第三控制信号；

所述防护装置所采用的电子元器件均为模拟元器件。

作为优选的是，电流采集模块包括第一电阻R₁和仪表放大器U₁；