SRAM型FPGA抗单粒子翻转技术研究

随着CMOS电路的高速发展以及SRAM型FPGA在航天领域的不断应用,空间辐照的影响,特别是单粒子效应对FPGA的影响尤为显著.为了提高FPGA在空间环境的可靠性,介绍了几种抗单粒子翻转方法,并对其进行了比较分析,实现了SRAM型FPGA抗单粒子翻转的系统设计,采用定时刷新的方法抑制翻转位累加,同时通过故障注入的方式对系统进行了实验测试,结果表明系统设计方法有效可行,既不中断FPGA正常工作,又可以及时纠正翻转位,为SRAM型FPGA在航天领域中应用提供可靠性保障.     

民用飞机单粒子翻转问题研究

单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)效应是机载复杂电子硬件设计所必须考虑的重要问题,对SEU效应进行了描述,分析了复杂电子设备经常用到的芯片类型(专用集成电路器件、反熔丝FPGA、SRAM型FPGA、Flash型FPGA)及其优缺点,总结了三模冗余、纠错码、擦洗、系统监控这四种常见的SEU减缓技术,对于国内民机机载复杂电子硬件的设计具有参考意义。     

电力设备中FPGA单粒子效应研究

FPGA在电力设备中大规模应用后,其长时间运行的可靠性一直受到单粒子效应的影响。宇宙射线中的高能粒子穿过大气层后,会在FPGA芯片中造成单粒子翻转、单粒子锁存等故障。针对以上现象,分析了单粒子效应的形成机理及影响因素,计算了常用FPGA芯片的单粒子翻转故障概率。以需要长时间稳定运行的电力设备为对象,提出了芯片防护、系统防护、逻辑备份、数据校验、硬件检测等缓解方法。结果表明,这些措施可以有效减少FPGA中因单粒子效应而产生的故障。     

基于交织编码的抗单粒子翻转加固技术研究

航空电子设备中静态随机存储器型芯片易受环境中高能粒子辐射发生单粒子翻转，造成关键存储数据遗失严重影响飞机安全，当前系统级加固技术存在纠错能力有限，实用性不强的问题。为增强纠错能力同时提高实用性，本文提出构造最优解循环移位交织器联合(21,16)汉明码的加固方法，纠正多种错误图样的连续4 bit及以下翻转，搭建利用单帧重构技术的故障注入平台来替代粒子辐照实验，无损高效的评估加固设计有效性。实验结果表明采用(21,16)汉明码结合最优循环交织器对抗单粒子相邻多位翻转的加固率平均提高了48.54%,增强了SRAM型存储单元抵御单粒子翻转的性能，保证机载电子系统的安全性。     

一起继电保护装置单粒子翻转软错误分析及应对措施

微机继电保护装置中大量使用各种芯片及存储器件,器件失效将影响电力系统的稳定运行.结合一起由于单粒子翻转引起的保护装置动作行为,分析了保护装置的动作原因,提出了在微机继电保护装置中存在的单粒子翻转的问题.对单粒子翻转的机制、特点及影响进行分析,并从芯片选型、硬件架构、软件架构等方面提出一整套完善的方案.在继电保护装置设计...     

单粒子翻转效应及加固技术的测试研究

针对高能粒子入射半导体材料引发的辐射效应,从实验平台的设计对地面辐射试验进行了研究。通过对单粒子翻转效应的分析,完成评估方式的制定。实验平台通过建立数据采集系统、数据分析系统,同时考察4种SRAM型的FPGA芯片在不同辐射源以及不同强度下对单粒子产生的影响。通过辐照试验,验证了试验方法、试验系统的有效性和可靠性,并掌握了试验数据的处理方法。实验结果表明,在高强度的辐照下,单粒子翻转效应显著增多,需要采取防护措施及时修正,对FPGA芯片的使用以及选型具有参考价值。     

单粒子烧毁、栅穿效应的电路模拟与测试技术

建立了功率ＭＯＳ器件单粒子烧毁,栅穿效应的等效电路模型,介绍了模型参数提取方法。采用ＰＳＰＩＣＥ电路模拟程序,对单粒子烧毁,栅穿效应机理进行了模拟相分析,建立了Ｃｆ－２５２裂片源模拟空间重离子单粒子烧毁,栅穿效应的测试装置,实验结果表明：本文建立的模拟方法,测试系统和实验方法是可行的和可靠的。     

DC/DC单粒子效应的多通道高速测控系统实现

设计了一种多通道高速数据采集测控系统,用于监测DC/DC电源在单粒子试验中发生的单粒子效应。系统基于PXIe总线构建,采用程控仪器组网方式,数据总线传输速率最高达400 MB/s。对DC/DC器件在中科院近代物理研究所的加速器上进行了单粒子效应试验,并利用本测控系统进行单粒子效应检测,结果表明,系统可有效地检测DC/DC电源的单粒子效应。未来,系统可广泛应用于宇航用国产DC/DC电源的考核工作中,应用前景广阔。     

继电保护装置单粒子效应的测试方法与失效率研究

单粒子效应引发的存储器软错误对微机继电保护具有不可忽略的影响。介绍了α粒子和高能中子的来源,以及中国部分城市的大气中子通量。讨论了对继电保护装置进行中子辐照试验的方案细节,以及根据实验数据求取现场环境下单粒子失效率的方法。从现有可靠性指标出发,推导得到继电保护装置单粒子效应的可接受失效率。将该指标和辐照试验得出的失效率相比较,可以判断装置是否满足现场运行要求。该方法对评价继电保护装置的单粒子失效率具有一定的参考意义。     

空间电子系统FPGA抗单粒子闩锁设计

宇宙空间中存在高能粒子。这些粒子会导致空间电子系统中FPGA发生闩锁。为了避免FPGA闩锁时发生损坏,采用2个稳压器并联供电,在FPGA完成配置后自行关断1个稳压器。由于FPGA配置期间需要大电流,所以采用2个稳压器并联供电。当配置完成后关断1个稳压器,只由1个稳压器供电。如果FPGA发生闩锁,剩下的1个稳压器将会限流,从而避免FPGA被大电流烧毁。关断电路由电阻和电容组成的延时电路控制稳压器使能端实现。实验结果表明:FPGA配置期间2个稳压器都处于输出使能状态,可以提供3.6 A的电流,FPGA可以成功的配置;FPGA配置结束后,则只有1个稳压器给FPGA供电,把电流限制在0.6 A,从而避免FPGA由于闩锁而损坏。该设计可以使得工业级的FPGA应用于空间电子系统中,降低系统成本。     

控制处理系统抗辐射容错

文中针对解决辐射环境中的单粒子翻转威胁,着重探讨采用硬件冗余的容错设计方法,提高控制处理系统的可靠性.     

空间太阳电池发展现状及展望

电源系统是卫星的重要分系统之一 ,几乎所有的卫星均需配置一个合适而可靠的电源分系统。电源分系统在整个卫星系统中所占质量的比例是最高的[1] ,因此对电源系统的研究就非常重要。多数地球轨道卫星都采用太阳电池阵与蓄电池联合供电系统。空间的环境非常恶劣 ,温度起伏大 ,高能粒子多 ,使得工作在其中的太阳电池必须具备性能稳定和抗辐照等特性。文中对空间太阳电池系统的发展现状作了较为详细的介绍 ,比较分析了硅太阳电池与其它几种材料的空间太阳电池的发展现状和优缺点 ,得出了硅电池仍是目前空间应用的最佳选择的结论。还介绍了几种高效硅太阳电池及当前的发展水平 ,通过比较分析 ,提出了空间太阳电池的未来研究方向。     

交巡警平台太阳能供电系统研究与设计

重庆交巡警平台供电是靠市电供电,即麻烦又浪费资源。利用太阳电池组件采集太阳能,通过单片机控制将太阳能转换成电能,并通过逆变器转变为负载所需要的电能。当太阳能充足时,可将太阳能转换成的电能储存在蓄电池组中,以便夜晚或阴天负载正常使用。与市电相比,设计的充电系统无须拉设电线,不必开挖马路,安装使用方便,一次性投资可保证整个系统20年不间断供电,具有免维护、无污染等优势。     

GaAs/Ge太阳电池抗电子辐射研究

锗砷化镓(GaAs/Ge)太阳电池抗电子辐射试验研究是高性能航天应用太阳能电源的基础研究项目。对这种电池进行了1×1013e/cm2 、1×1014e/cm2 、6×1014e/cm2 、1×1015e/cm2、1.69×1015e/cm2 等辐射总量的试验。在1×1015e/cm2辐射下,开路电压、短路电流和转换效率分别衰减了9.27%、11.25%和19.35%。电子辐射后,电池在长波长方光谱响应衰降较多,电池深能级瞬态谱分析表明带隙中引入了0.42 eV、0.43 eV的深能级。为提高电池的耐辐射性能,要改进电池制作工艺,提高电池各半导体层均匀性,减小电池结深和减小电池有效部分的厚度。     

Distributed rate design: A review of early approaches and practical considerations for value of solar tariffs

Value of solar tariffs are an emerging rate design for grid-tied distributed solar. Value of solar rate design reflects tradeoffs between theoretical and practical considerations. We review two early U.S. value of solar tariff case studies to identify these key considerations. The cases illustrate how rate makers have designed practical rates that reasonably approximate the value of solar given context-specific objectives and constraints. We describe four practical considerations for future value of solar tariff design.     

新型高效有机小分子太阳电池研究

新型高效有机小分子太阳电池作为下一代缓解能源危机的新型光伏器件,具有制备工艺简单、柔性、质轻及成本低等突出优势,为解决能源问题提供了一条新途径。针对其有待于进一步提高的器件效率和稳定性等问题,从其器件结构原理及性能参数分析入手,对器件效率的提高、稳定性的改善以及大面积器件的制备等方面的研究作了深入探讨。