[发明专利]一种加速器模拟源单粒子辐照试验用电源切换控制装置

说明书

技术领域

本发明属于单粒子效应地面模拟试验平台研究技术领域，具体涉及一种加速器模拟源单粒子辐照试验用电源切换控制装置。

背景技术

所有航天器电子系统中应用的集成电路都会受到空间高能粒子的辐射影响，产生单粒子效应，可能导致电路的功能失效，给航天器带来致命的影响。因此，如何提高宇航级集成电路抗单粒子效应的能力一直是辐射加固领域的研究热点。

单粒子效应研究的试验方式分为空间搭载飞行试验研究和地面模拟试验两种方式。虽然空间飞行搭载试验是研究单粒子效应的最直接方式，但持续周期长(数10年左右)，试验资源有限，费用昂贵。最为广泛的研究方式是地面模拟试验；目前地面模拟空间单粒子事件的模拟源分为三类：重离子加速器模拟源，激光模拟源和自然辐射源。

其中重离子加速器是最常用且认可度最高的模拟源，重离子加速器通过高压对激活的离子进行加速得到高能离子。为减少空气对重离子加速器终端窗口输出离子的阻力，保证离子射入受试集成电路的有源区产生单粒子效应，受试器件应为开帽状态，在完成受试器件的电路测试板安装后，应在重离子加速器的终端窗口建立起一个真空环境。试验电路板一般是安装在能够进行三维移动的导轨支架上，进行试验时，通过控制导轨的移动使受试电路对准终端出口，接收离子束流的辐照。放在真空环境中的电路测试板电源接口均通过真空密封插头引出到真空环境外，直流电源通过真空密封插头对电路测试板进行供电。在重离子加速器输出离子时，终端附近为辐射环境，对试验的进行监测的监测室与重离子加速器输出终端所在的辐照室之间需进行防辐射隔离。对电路测试板的电源控制和监测只能通过长的供电线缆将真空密封插头接入监测室进行操作。这种长线缆供电方式，线缆压降大，容易造成测试电路板供电不足；并且由于寄生电容过大在监测室记录的电流变化情况难以准确的与电路测试板上的电流变化情况一一对应，造成试验结果不可信。在多个不同电路进行试验时，需要对电路进行切换供电，此时只能在现场调结直流电源的输出电压，设置电流限制范围，浪费了宝贵的重离子加速器机时，试验效率较低。亟需改进提高加速器模拟源单粒子辐照试验的电源控制方式，提高试验电源的控制精度，提高重离子加速器机时的利用效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种加速器模拟源单粒子辐照试验用电源切换控制装置，监控精度高，可实现程序自动控制电压的切换，对电路测试板工作电流的进行自动记录，支持多个不同电路依次试验，提高了加速器模拟源单粒子辐照试验的效率。

本发明采用以下技术方案：

一种加速器模拟源单粒子辐照试验用电源切换控制装置，包括电源切换控制电路板、上位机PC和远程控制机PC，所述电源切换控制电路板和上位机PC分别连接程控直流电源，所述电源切换控制电路板提供下位机通信接口连接线缆与所述上位机PC连接，上位机PC和远程控制机PC之间通过直连网线连接，所述电源切换控制电路板和程控直流电源设置于辐照室内，通过所述远程控制机PC实现对电源切换控制电路板和程控直流电源的控制操作。

进一步的，电源切换控制电路板包括下位机通信接口、下位机CPU、电源模块组和电源管理电路组，所述上位机PC通过下位机通信接口连接线缆与所述下位机通信接口连接，下位机与上位机间的通讯指令经过通信接口电路与下位机CPU的UART进行传送，对下位机CPU发出控制命令，所述下位机CPU通过电源模块组和电源管理电路组实现对路电源输出端口的控制。

进一步的，所述电源模块组包括4个型号为PTH08T230W的电源模块电路，所述电源模块电路用于将电源切换控制电路板输入的5V电压分成4路5V电压独立控制输出至相应的电源模块组电压输出端口。

进一步的，所述电源管理电路组包括12个型号为TPS70302的电源转换电路，所述电源转换电路用于将电源切换控制电路板输入的5V电压分成12路范围在1.5～3.6V任意可调的电压，独立控制输出至相应的电源管理电路组输出端口。

进一步的，所述电源转换电路的电压输出引脚和反馈引脚之间连接有一个阻值在5～60KΩ内连续可调的电位器，反馈引脚通过30.1KΩ电阻接地，通过调节所述电位器的阻值实现对每个所述电源转换电路在1.5～3.6V范围内输出电压。

进一步的，所述下位机CPU的型号为LPC1766，通过CPU时钟源提供50MHz的时钟输入信号。

进一步的，所述上位机PC采用uLink调试器通过调试接口对所述下位机CPU进行固件C语言编码、调试及程序固化。