论文部分内容阅读
DC/DC转换器是航天电子设备辐射易损单元之一,其可靠性尤其是抗辐射性能备受关注。在目前航空、航天、军用电子系统的电子元器件趋向于选择市售商业成品(COTS)的趋势下,国外研究人员提出了可靠性PHM方法,在COTS电路中加入状态监测模块,实时掌控其工作状态,预兆失效,既免除了器件加固的成本,也有效降低采用市售器件的风险。PWM控制器是PWM型DC/DC转换器反馈控制回路的核心,辐射诱发的PWM控制器的功能退化将导致DC/DC转换器输出不稳定甚至失效。本文重点关注PWM控制器的辐射效应,研究PWM性能退化对DC/DC转换器整体性能的影响,并研制预兆单元,其功能是在PWM性能出现失效征兆而DC/DC转换器发生故障之前给出警告。在DC/DC转换器电路中增加监控PWM的预兆单元既可以避免DC/DC转换器突发灾难性故障,同时可对退化或失效部位准确定位,便于在未来的设计或制造中进行可靠性改进。实验结果表明,辐照导致DC/DC转换器输出电压发生漂移。论文建立了PWM控制器传输模型和单端反激型DC/DC转换器传输函数,从电路传输的角度证明反馈控制回路中光电耦合器和PWM集成控制器基准电压部分性能退化是导致转换器输出电压漂移的主要原因。而后,为实现DC/DC转换器状态监控和辐照失效预兆提出了根据PWM集成控制器基准电压变化量估算DC/DC变换器输出电压漂移量的预测模型,在此模型的基础上设计并制造基于PWM的DC/DC转换器辐照损伤预兆单元。通过模拟和实验验证,预兆单元实现了设计初衷,可提高航天DC/DC转换器的可靠性,为航天设备的可靠性保障探索一种新方法,最后通过费效分析证明它也具有很好的经济性。论文通过基于PWM的DC/DC转换器辐射损伤预兆单元研制工作总结得出ePHM新理念实现的基本流程,论文提出的方法和研究成果为构建航天DC/DC转换器PHM系统奠定了基础。