【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，属于单粒子效应检测领域。
技术介绍
1、宇航用电源类器件控制着航天器的整体电源供应，在空间环境工作时，会随机遭遇来自空间辐射的粒子，高能粒子在击中器件内部时会因电离而产生电子和空穴导致电路错误，这种情况即为宇航用器件常见的单粒子效应。
2、地面通常选用重离子加速器对电源类器件进行单粒子效应验证试验，试验过程为模拟器件处于工作状态，需要根据器件类型构建相应的单粒子试验检测系统。
3、宇航用电源类器件常见的单粒子效应主要为单粒子锁定、单粒子烧毁和单粒子瞬态。单粒子锁定指宇宙高能粒子对cmos工艺器件撞击时发生电离产生大量电子-空穴对，当载流子通过器件敏感pn结时引起电流增大导致器件失效的现象；单粒子烧毁主要发生在功率电源类器件中，当高能粒子击中器件时且器件pn结为反向偏置，产生的电子-空穴对在反偏电场作用下会迅速分离，载流子将会在电场中漂移并加速，极易形成雪崩倍增效应，并造成pn结反向击穿，进而导致单粒子烧毁效应；单粒子瞬态主要为产生的电子-空穴对在器件的敏感区域被电场电离后，产生的瞬态脉冲电流现象。单粒子锁定发生时器件电流会突然增大(大于1.5倍即认为发生锁定)，单粒子烧毁发生时器件的输出电压值会出现中断或丢失等现象，单粒子瞬态发生时器件输出电压值会发生波动，超出正常值一定范围和时间，示波器波形会呈现出波动的毛刺。
4、基于现有的电源类器件单粒子效应检测方案主要存在以下问题：测试单粒子锁定和烧毁效应方法通常通过看电流表、电压表参数突变情
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，用于国产宇航用电源类器件的单粒子效应检测，能够有效、直观的检测宇航用电源类器件的单粒子锁定、单粒子烧毁和单粒子瞬态效应。
2、本专利技术的技术解决方案是：1、一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：包括主控模块、通信协议模块、电源模块、矩阵开关模块、电子负载模块、效应检测模块、试验子板群模块、隔离驱动模块、数据采集模块及数据存储模块；
3、主控模块发送电源控制指令、电子负载控制指令、通道选择指令、电压电流采集指令至通信协议模块；主控模块接收数据采集模块发送的电源类器件的电源电流、器件输出电压，接受效应检测模块发送的实时波形和瞬态波形；对电源类器件的实际工作电源电压、器件输出电流、实时波形和瞬态波形实时数据进行显示；
4、通信协议模块将主控模块发送的电源控制指令、电子负载控制指令、通道选择指令、电压电流采集指令分别发送至电源模块、电子负载模块、矩阵开关模块、效应检测模块；
5、电源模块接收通信协议模块发送的电源控制指令，根据主控模块中的设定电压值输出相应的电压信号至矩阵开关模块；电源模块采集试验子板群模块中各电源类器件的实际工作电流，并将各电源类器件的实际工作电流信息反馈至数据采集模块；
6、电子负载模块接收通信协议模块发送的电子负载控制指令，根据主控模块中的设定负载电流输出相应的负载信号至矩阵开关模块；
7、矩阵开关模块接收通信协议模块发送的通道选择指令，控制矩阵开关中相应的通道闭合，将电压信号、负载信号传递至试验子板群模块，控制试验子板群模块中电源类器件加电、断电、加负载、不加载，以及器件选择和通道选择；
8、效应检测模块用于检测电源类器件输出电压，包括实时波形和瞬态波形；根据主控模块选择的器件和通道，对相应的波形进行采集；
9、试验子板群模块搭载电源类器件，配置应用电路，为电源类器件提供输入电压以及输出接口；
10、隔离驱动模块用于对主控模块、矩阵开关模块和试验子板群模块之间连接和信号隔离；
11、数据采集模块采集试验子板群模块中电源类器件的实际工作电源电流、器件输出电压；
12、数据存储模块可对数据采集模块采集的电流以及电子负载采集的电压信号进行实时数据存储。
13、进一步的，所述主控模块包括数据采集卡、显示单元、fpga芯片；fpga芯片接收数据采集模块采集的电源类器件的电源电流、器件输出电压；数据采集卡根据设定的时间周期，分别接收fpga芯片发送的数据采集模块内不同检测通道中的电源电流、器件输出电压，并发送至显示单元，使得显示单元在相应的时间周期内对该时间周期内数据采集卡采集到的电压电流进行波形显示，对电源电流信息进行数字显示。
14、进一步的，所述通信协议模块包括rs232和rs485通信协议；rs232协议用于主控模块向电源模块、电子负载模块、效应检测模块发送控制指令；rs232协议用于主控模块向矩阵开关模块进行电源类器件电源通道选择以及输出电压、负载通道选择，将电源模块根据选择的通道切换至器件输入端，将电子负载模块根据选择的通道切换至器件的输出端，以及将器件输出端连接至效应检测模块；rs485协议用于主控模块与矩阵开关模块之间建立上位机与下位机之间链路，进行指令传递以及信息反馈。
15、进一步的，所述电源模块包括程控电源单元、电源检测单元；程控电源单元接收通信协议模块发送的电源控制指令，根据主控模块中的设定电压值输出相应的电压信号至矩阵开关模块；电源检测单元采集试验子板群模块中各电源类器件的实际电源电流，并将各电源类器件的电源电流信息反馈至数据采集模块；所述程控电源单元根据待测电源类器件的类型对输出的电压值进行相应调节。
16、进一步的，所述矩阵开关模块包括嵌入式控制单元、矩阵开关；嵌入式控制单元接收通信协议模块发送的通道选择指令，控制矩阵开关中相应的通道闭合；矩阵开关中各通道开关分别与试验子板群模块中各电源类器件供电电源通道对应。
17、进一步的，所述电子负载模块的最大输出电流为20a，电压范围为0～80v，支持两路输出，每一路功率为250w。
18、进一步的，所述效应检测模块用于单粒子效应测试中窄脉冲的捕获以及测量，采集到10ns的脉冲信号及输出波形；采用一个多通道高精度高采样率效应检测模块，根据被测试器件的通道数量和测试项目，需要至少2路输入；具有10-bit分辨率、采样率达2.5gs/s；效应检测模块包括4个模拟采集通道，具有触发采集、通道同步、自动校准功能，每个通道支持触发，分为自动、重复、单次、快速模式；最大输入范围为±30v，输入阻抗为50ω/1mω，提供dc～500mhz的实时带宽，实现交流和直流信号的捕获和测量。
19、进一步的，所述试验子板群模块包括pcb母板、子板，pcb子板满足cfp16、cfp20、lga126、csop10、to254本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：包括主控模块、通信协议模块、电源模块、矩阵开关模块、电子负载模块、效应检测模块、试验子板群模块、隔离驱动模块、数据采集模块及数据存储模块；
2.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述主控模块包括数据采集卡、显示单元、FPGA芯片；FPGA芯片接收数据采集模块采集的电源类器件的电源电流、器件输出电压；数据采集卡根据设定的时间周期，分别接收FPGA芯片发送的数据采集模块内不同检测通道中的电源电流、器件输出电压，并发送至显示单元，使得显示单元在相应的时间周期内对该时间周期内数据采集卡采集到的电压电流进行波形显示，对电源电流信息进行数字显示。
3.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述通信协议模块包括RS232和RS485通信协议；RS232协议用于主控模块向电源模块、电子负载模块、效应检测模块发送控制指令；RS232协议用于主控模块向矩阵开关模块进行电源类器件电源通道选择以及输出电压、负载通道选择，将电源模块根据选
4.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述电源模块包括程控电源单元、电源检测单元；程控电源单元接收通信协议模块发送的电源控制指令，根据主控模块中的设定电压值输出相应的电压信号至矩阵开关模块；电源检测单元采集试验子板群模块中各电源类器件的实际电源电流，并将各电源类器件的电源电流信息反馈至数据采集模块；所述程控电源单元根据待测电源类器件的类型对输出的电压值进行相应调节。
5.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述矩阵开关模块包括嵌入式控制单元、矩阵开关；嵌入式控制单元接收通信协议模块发送的通道选择指令，控制矩阵开关中相应的通道闭合；矩阵开关中各通道开关分别与试验子板群模块中各电源类器件供电电源通道对应。
6.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述电子负载模块的最大输出电流为20A，电压范围为0～80V，支持两路输出，每一路功率为250W。
7.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述效应检测模块用于单粒子效应测试中窄脉冲的捕获以及测量，采集到10ns的脉冲信号及输出波形；采用一个多通道高精度高采样率效应检测模块，根据被测试器件的通道数量和测试项目，需要至少2路输入；具有10-bit分辨率、采样率达2.5GS/s；效应检测模块包括4个模拟采集通道，具有触发采集、通道同步、自动校准功能，每个通道支持触发，分为自动、重复、单次、快速模式；最大输入范围为±30V，输入阻抗为50Ω/1MΩ，提供DC～500MHz的实时带宽，实现交流和直流信号的捕获和测量。
8.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述试验子板群模块包括PCB母板、子板，PCB子板满足CFP16、CFP20、LGA126、CSOP10、TO254-5TD/S、SMD-1封装形式的电源类器件的电路连接，PCB母板接收电源模块输出的电压信号为PCB子板提供工作电压。
9.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述隔离驱动模块包括光耦隔离器和达林顿管；光耦隔离器将输入信号和输出信号隔离，避免输入电路与输出电路之间的干扰；达林顿管通过两个晶体管的级联作用，放大电流和电压，实现对电路的控制和驱动。
10.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述数据采集模块包括3路检测通道，每路检测通道包含单粒子效应检测单元、电压电流数据采集单元，单粒子效应检测单元对电源类器件输出的电压用采集卡进行采集并且进行处理，根据设定的触发条件以及测量条件对波形进行触发以及实时显示；数据采集单元采集电源类器件实际电源电流、器件输出电压信息，并发送至主控模块和数据存储模块；数据采集模块满足三只器件同时或单只器件开展试验时采集器件电源电流和器件输出电压信号的能力，能完成单粒子锁定测试、单粒子烧毁测试、单粒子瞬态测试的数据采集：
...【技术特征摘要】
1.一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：包括主控模块、通信协议模块、电源模块、矩阵开关模块、电子负载模块、效应检测模块、试验子板群模块、隔离驱动模块、数据采集模块及数据存储模块；
2.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述主控模块包括数据采集卡、显示单元、fpga芯片；fpga芯片接收数据采集模块采集的电源类器件的电源电流、器件输出电压；数据采集卡根据设定的时间周期，分别接收fpga芯片发送的数据采集模块内不同检测通道中的电源电流、器件输出电压，并发送至显示单元，使得显示单元在相应的时间周期内对该时间周期内数据采集卡采集到的电压电流进行波形显示，对电源电流信息进行数字显示。
3.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述通信协议模块包括rs232和rs485通信协议；rs232协议用于主控模块向电源模块、电子负载模块、效应检测模块发送控制指令；rs232协议用于主控模块向矩阵开关模块进行电源类器件电源通道选择以及输出电压、负载通道选择，将电源模块根据选择的通道切换至器件输入端，将电子负载模块根据选择的通道切换至器件的输出端，以及将器件输出端连接至效应检测模块；rs485协议用于主控模块与矩阵开关模块之间建立上位机与下位机之间链路，进行指令传递以及信息反馈。
4.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述电源模块包括程控电源单元、电源检测单元；程控电源单元接收通信协议模块发送的电源控制指令，根据主控模块中的设定电压值输出相应的电压信号至矩阵开关模块；电源检测单元采集试验子板群模块中各电源类器件的实际电源电流，并将各电源类器件的电源电流信息反馈至数据采集模块；所述程控电源单元根据待测电源类器件的类型对输出的电压值进行相应调节。
5.根据权利要求1所述的一种宇航用电源类器件单粒子效应高精度检测装置，其特征在于：所述矩阵开关模块包括嵌入式控制单元、矩阵开关；嵌入式控制单元接收通信协议模块发送的通道选择指令，控制矩阵开关中相应的通道闭合；矩阵开关中各通道开关分别与试验子板群模块中各电源类器件供电电源通道对应。
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