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国产化抗辐照DC-DC厚膜电源设计要点

发布时间:2026年09月12日 16:12:18 | 来源:小编

航天器一次母线以下的二次电源,是整器电子系统中受空间辐照影响最直接的功率器件之一。空间环境对电源模块主要产生两类作用:一是累积型的总剂量效应,长期辐照使半导体参数漂移、漏电流增大;二是瞬时型的单粒子效应,高能粒子入射可能触发逻辑翻转或器件闭锁。普通商业级DC-DC在这两类应力下缺乏设计裕度,这也是卫星、空间站、航天器平台对抗辐照电源提出明确指标要求的原因。


智腾JLH28XX-RH系列抗辐照厚膜DC-DC变换器正是针对这一场景设计。该系列输入电压范围20V至50V,标称输入兼容航天器常用的28V与42V母线;输出覆盖5V、12V、15V单路以及±5V、±12V、±15V双路,输出功率分为15W、30W、60W、120W四档,对应10/15、20/30、50/60、100/120四个子系列。辐照指标方面,系列产品总剂量耐受能力不低于100krad(Si),单粒子LET阈值不低于75MeV·cm²/mg;内部元器件100%国产化,采用厚膜混合集成工艺与全金属气密性封装,工作壳温范围-55℃至125℃,按GJB2438B-2017《混合集成电路通用规范》考核,质量等级H级,最大功率密度80W/in³。封装采用金属全密封气密性结构,小功率档(15W)封装约27.23×27.23mm见方、典型重量25g级,120W档封装76.50×38.48×10.41mm、典型重量约75g,各功率档均提供无法兰与带法兰两种安装形式供整机热设计选择。


从电路设计角度看,选用该系列时有几个要点值得在方案阶段就明确。其一是功率档位与效率的匹配。手册效率数据显示,小功率档典型效率约74%至78%,30W档约80%至82%,60W档约82%至86%,120W档可达84%至88%,效率随功率提升而改善;因此多路负载合并供电时,用一只较大功率模块替代多只小模块,往往更有利于控制整机电热预算。其二是裕度设计,建议按实际负载电流留出余量,避免长期满载运行,尤其5V大电流档位的损耗绝对值不低。其三是功能引脚的使用:模块具备使能(禁止)控制、同步输入输出、前级欠压保护、输出短路保护与输出电压可调功能,前级软启动使启动电流小、输出无过冲。多只模块并行供电时,利用同步功能锁定开关频率,可以减小输入纹波叠加;使能脚则可用于载荷的分时上电管理。


其四是滤波与布局。DC-DC开关动作会在电源线上产生高频反射噪声,航天器电子设备对电磁兼容性有明确要求,建议在模块输入端配套同系列厚膜EMI滤波器,并在输入、输出端就近布置去耦电容,功率走线短而宽,输出回路面积尽量缩小。其五是热路径设计。全金属密封壳体既是防护结构也是散热面,带法兰版本(型号中F后缀)提供额外安装导热面,应通过法兰将壳体热量传导至整机冷板或结构件,使壳温Tc始终处于温度降额曲线允许范围内。


其六是辐照保证的工程确认。抗辐照指标是设计与批次试验共同保证的结果,选型时建议在技术协议中明确总剂量与单粒子的考核项目、试验条件与保证范围,并索取相应的辐照试验与筛选报告;厚膜电源内部集成模拟、数字与功率等多种裸芯片,辐照评估应关注整机级输出特性与保护功能的漂移,而不是仅看单一器件。此外,模块输入端可配套1A至15A全电流规格的厚膜EMI滤波器,与抗辐照变换器组合形成完整的国产化配电与滤波方案,减少整器层面的电磁兼容整改工作量。


在国产化方面,智腾JLH28XX-RH系列与VPT、INTERPOINT公司同类产品在引脚定义与封装上完全兼容,可实现PIN-PIN插拔替换,为已采用进口模块的型号平台提供了不改板的切换路径。对电路系统设计人员而言,抗辐照电源的选型本质上是在辐照指标、电热预算、母线体制与供应链安全之间做平衡,该系列把这几项约束收敛到了同一条产品线上。

青岛智腾微电子有限公司成立于2002年,是国家级专精特新重点"小巨人"企业,依托厚膜集成工艺平台与20余年型号任务配套经验,为卫星、航天器、运载火箭及核工业等高端装备提供高可靠电源产品。


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