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巴西科技部 (MCTIC) 有一個研究單位 Renato Archer 信息技術中心 (CTI)，該中心的兩名集成電路工程師在今年五月的 MunEDA 用戶組會議上介紹了利用 RHBD（抗輻射設計）技術為空間應用設計鎖存電流限制器 (LCL) 電路的課題。

小型衛(wèi)星在惡劣的環(huán)境中運行，但由于重量要求低，沒有足夠的屏蔽。因此，電子電路必須使用按工藝 (RHBP) 或按設計 (RHBD) 進行輻射加固技術。

LCL 是一種智能電源開關，可保護電子系統(tǒng)，通過限制電流隔離配電故障。這可以保護衛(wèi)星中的天基電子設備免受輻射影響，例如：

• 總電離劑量 (TID)
• 位移損壞 (DD)
• 單事件效應 (SEE)

• 單事件閂鎖 (SEL)

在 MUGM2023 貢獻中，作者展示了三種 LCL 設計以及 MunEDA WiCkeD 如何為其 RHBD 電路優(yōu)化做出貢獻：

• 控制電路采用 0.6u SOI 技術，采用分立功率晶體管 Infineon IRF4905
• 0.6u SOI技術多芯片模塊中的控制電路和功率晶體管
• 采用 0.18u 標準 CMOS 技術、采用分立式 GaN 功率晶體管 GS61008T 的控制電路

LCL智能電源開關圖

為了通過抗輻射設計減輕輻射效應 (RHBD)，做出了幾項決定：

• 溝槽隔離和保護環(huán)，以減少漏電流
• 用封閉式布局晶體管（ELT）取代標準 MOS 晶體管布局，以消除因電荷在氧化物區(qū)域積累而造成的漏源漏電流（TID）
• 器件冗余以提高容錯能力

• 使用 MunEDA WiCkeD 優(yōu)化 LCL 電路的性能和魯棒性，使其不受參數和工藝變化的影響

設計了兩種電路版本，一種采用標準晶體管，另一種采用抗輻射設計 (RHBD) 技術。

具有封閉式布局晶體管 (ELT) 的冗余結構

使用的 EDA 工具有：用于原理圖設計的 Cadence Virtuoso、用于優(yōu)化的 MunEDA WiCkeD 以及用于 DRC/LVS 的 Cadence Assura 或 西門子Calibre。在該項目中使用 WiCkeD 的優(yōu)勢在于：

• 縮短設計時間和工程工作量
• 針對性能和穩(wěn)健性優(yōu)化了 LCL 的所有關鍵模塊：運算放大器、帶隙電壓基準電路、電流基準、比較器、驅動器、電流傳感器、控制環(huán)路、定時器、遙測電路、熱關斷和穩(wěn)壓器。
• 大電路控制環(huán)路優(yōu)化：限制短路峰值電流使得功率晶體管旁邊的電感器成為必要，從而帶來了穩(wěn)定性問題，必須通過使用 WiCkeD 優(yōu)化整個控制環(huán)路來解決這些問題
• 提高精度
• 利用 ELT 和冗余設計使 Rad Hard By Design 的性能與標準晶體管版本相同
• 所有 LCL 電路均按設計運行

RHBD 電路的性能與標準晶體管電路類似，因此兩種 LCL 電路在不同負載和功率晶體管下都能正常工作。消除了短路峰值電流，保證了整個系統(tǒng)的安全。他們計劃進行輻射測試來驗證所使用的加固電路技術。

總結

事實證明，在 LCL 電路中使用 RHBD 方法可以有效消除短路峰值電流，從而使電子系統(tǒng)在太空運行時免受故障模式的影響。

文章來源：EETOP編譯自semiwiki