一种宇航抗闩锁电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及供电可靠性防护技术领域，具体涉及一种宇航抗闩锁电路。
【背景技术】
[0002] 由于空间环境的特殊性，单粒子锁定(SEL)事件危害极大，因此抗单粒子锁定是电 路设计的重要部分之一，是保证电路、设备在空间环境正常运行的必要保证手段。
[0003]传统的抗锁定电路一般采用电源端串接限流电阻的方式，当发生锁定时，通过电 阻限制通过集成电路的电流，保证集成电路不被烧毁。此方式设计简单，但只适用于传统的 小电流器件，随着宇航设备的升级换代，高密度、大功耗的大型集成电路(FPGA、DSP、CPU)已 经大量使用，这些器件的10电源和核电源电流都比较大，如果采用传统的串接电阻的方式， 电阻上的压降将使得器件无法正常工作，此种方式已经完全不能应用于大型集成电路的抗 锁定设计中。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种宇航抗闩锁电路，能够有效解决大电流模块的抗锁 定问题，电路简单可靠，元器件数量少，方便多路大量集成使用。
[0005]本发明的宇航抗闩锁电路，包括电源模块N1、电流采样模块、时间控制模块和电压 比较模块，其中，电流采样模块包括采样电阻R1和反馈式差分运算放大器N2A;时间控制模 块为一阶RC电路，由电阻R6和电容模块C5组成；电压比较模块包括比较器N3A;电源模块N1 为负载供电，其使能端控制其输出端是否输出电流；
[0006]其中，采样电阻R1串联在电源模块N1的输出端，反馈式差分运算放大器N2A的正、 负输入端分别接在采样电阻R1的两端，反馈电阻R4的两端分别接在运算放大器N2A的负输 入端和输出端；
[0007] RC电路串联在运算放大器N2A的输出端与地之间，其中，电阻R6接运算放大器N2A 的输出端，电容模块C5接地；
[0008]比较器N3A的负输入端接在电阻R6与电容C5之间，正输入端接预设的过流保护电 压，输出端接电源申旲块N1的使能端。
[0009] 进一步地，所述电容模块C5由电容C3和C4串联而成。
[0010]进一步地，所述运算放大器N2A采用输入阻抗大于G欧姆量级的高阻抗运算放大 器，运算放大器N2A的正输入端通过电阻R3接采样电阻R1的高电压端，运算放大器N2A的负 输入端通过电阻R2接采样电阻R1的低电压端。
[0011] 进一步地，所述运算放大器N2A的正输入端经电阻R5接地，通过调节电阻R5和反馈 电阻R4的大小完成运算放大器N2A的放大倍数设置。
[0012] 进一步地，所述运算放大器N2A的电源端通过电阻R12和电阻R13组成的并联电路 接+5V电源。
[0013]进一步地，还包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C1和电容C2;其中，电阻 R7和电阻R8并联在电源+5V与比较器N3A的正输入端之间；电阻R9和电阻R10串联在地与比 较器N3A的正输入端之间；电容C1、电容C2串联后，并联在电容R9、变电阻R10组成的串联电 路的两端;通过调节电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10大小，获得预设的过流保护电压值。 [0014] 进一步地，所述比较器N3A的电源端通过电阻R14和电阻R15组成的并联电路接+5V 电源。
[0015] 进一步地，所述比较器N3A的输出端还通过电阻R11与电源+5V连接。
[0016] 有益效果：
[0017]宇航用抗锁定电路设计合理，电路简单可靠，是一种良好的抗锁定电路，可以有效 解决大电流模块的抗锁定设计问题，电路简单可靠，元器件数量少，方便多路大量集成使 用。电路抗锁定阈值在20mA~2A范围内可设置，锁定电流分辨率小于10mA，锁定保护时间在 500ys~Is范围内可设，时间精度小于2ys。电路设计思路合理、方法可行，可以大量应用在 宇航大规模集成电路的供电可靠性设计领域。
【附图说明】
[0018]图1为本发明电路图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0020] 本发明提供了一种宇航抗闩锁电路，首先采用高性能运算放大器和采样电阻完成 负载电流信号的采样，将负载电流信号转化为对应的电压量，并通过一阶RC电路完成限流 时间设置，然后将该电压量与预先设置的限流电压量进行比较，进而控制电源模块的使能 端，完成电源模块的加断电控制，实现对负载的保护。
[0021 ]本发明组成如图1所示，包括电源模块N1、电流采样模块、时间控制模块和电压比 较模块四部分；
[0022]其中，电源模块N1为负载(集成电路)供电，其使能端控制其输出端是否输出电流； [0023]电流采样模块包括采样电阻R1和差分运算放大器N2A，其中，采样电阻R1串联在电 源模块N1的输出端，对电源模块N1的输出电流进行采样;差分运算放大器N2A对采样电阻R1 两端的电压进行差分放大计算，将电源模块N1的输出采样电流转化为采样电阻R1的压降， 由于该电压信号很小，将其进行放大，以便后续处理。
[0024]其中，根据电源模块N1的负载稳态电流大小选择采样电阻R1的阻值，例如，当负载 稳态电流为1A左右时，选择采样电阻阻值为ΙΟπιΩ，此时，有采样电阻带来的输出电源的压 降仅为10mV，不会对用电设备产生太大的影响。当负载电流超过2Α时，建议采样电阻阻值为 5πιΩ，从而避免采样电阻上产生过大的压降和过多功耗，影响供电的可靠性。
[0025]差分运算放大器为典型的反馈差分放大模式，运算放大器的正、负输入端分别接 电流采样电阻R1的两端，其中，负输入端通过输入电阻R2接电流采样电阻R1的低端电压，正 输入端通过输入电阻R3接电流采样电阻R1的高端电压;负输入端与输出端之间串联反馈变 电阻R4;运算放大器的地脚接地，电阻R12和电阻R13并联后，串联在运算放大器的电源端与 电源+5V之间；变电阻R5串联在运算放大器的正输入端与地之间；运算放大器的放大倍数根 据R1的电流大小决定。
[0026]选择高阻抗运算放大器，运算放大器的输入阻抗大于G欧姆量级，本发明选择宇航 目录内高可靠高输入阻抗的LM124,为保证电源回路的可靠性，运算放大器输入端选择串接 高阻(R2和R3)，防止因运算放大器故障影响电源输出。
[0027]运算放大器电路为典型的反馈式差分放大方式，运算放大器输出电压(A点电压） 为：
[0029] 其中，Vciut为电源模块N1的输出电压。
[0030] 实际设计中，一般取R2 =R3，R4=R5,因此上式即可减化为
[0032]其中，心,为通过采样电阻的电流，即为负载电流。
[0033]为了保证良好的比较特性，当负载电流较小时运算放大器的放大倍数较大，负载 电流较大时运算放大器的放大倍数较小，可以通过调节反馈电阻R4和电阻R5完成运算放大 器的放大倍数设置。
[0034]时间控制模块为一阶的RC电路，由变电阻R6、电容C3和电容C4串联组成，运算放大 器的输出端依次经变电阻R6、电容C3和电容C4后接地，通过一阶RC电路(R6、C3、C4)决定运 算放大器的输出信号的过流时间和关断恢复时间。根据一阶RC电路的阶跃激励的原理，当 电路发生锁定时，流过采样电阻的电流发生跃变，本发明电容采用双电容串联方式，防止因 单个电容击穿而导致防护电路失效。C3、C4串联以后的电容上的电压为
[0036]其中：Vmo)为电路正常工作时运算放大器输出的电压；AVa为由于锁定引起的A点 的电压变化量;t=R6XC，
[0037]当比较器负端电压大于等于设定的过流电压（即电压VB)时，电