Способ защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц



Способ защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц
Способ защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц

 


Владельцы патента RU 2480898:

Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

Изобретение относится к электронике интегральных микросхем и может быть использовано в составе бортовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА) для защиты от последствий попадания тяжелых заряженных частиц. Технический результат заключается в повышение быстродействия, эксплуатационных возможностей и надежности БРЭА. Такой результат достигается тем, что специализированная цифровая вычислительная машина (СЦВМ) содержит систему диагностического контроля, с помощью которой производят сбор информации о состоянии каналов СЦВМ и контроллера ввода-вывода, при этом производят сравнение входных и выходных сигналов магистрали в каждом из каналов и при обнаружении несовпадения момента обращения одного из каналов к запоминающему устройству микрокоманд с другими каналами опрос информации с данного канала производят многократно, при многократном несовпадении активируют аварийную логику. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электронике интегральных микросхем (ИМС) и может быть использовано в составе бортовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА) для защиты от последствий попадания тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ).

Из общедоступных источников авторами не найдены материалы, близкие по технической сущности, которые можно рассматривать в качестве аналогов.

Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия, эксплуатационных возможностей и надежности БРЭА. Задача решается за счет того, что после попадания тяжелых заряженных частиц в область ИМС бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК) системой диагностического контроля (ДК) формируется сигнал о неисправности (ПН) в каком-либо канале специализированной цифровой вычислительной машины (СЦВМ), после чего происходит перевключение процессора и снятие тиристорного эффекта.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображена блок-схема БЦВК, на Фиг.2 - программный алгоритм ликвидации последствий попадания тяжелых заряженных частиц в область интегральных микросхем.

Предлагаемый способ защиты не требует ввода дополнительных устройств в состав БРЭА и представляет собой алгоритм контроля тиристорного эффекта в БЦВК С-32М, достигаемый исключительно программными средствами. Преимуществом является также тот факт, что предложенный способ обеспечит защиту не одной, а ряда ИМС из состава БЦВК.

БЦВК С-32М - бортовой цифровой вычислительный комплекс «Салют-32», предназначенный для реализации алгоритмов управления и контроля космического аппарата (КА). Высокая сбоеустойчивость и надежность обеспечивается троированием с послойным мажорированием информации в сочетании с дополнительным резервированием особо ответственных узлов. Троирование обеспечивается наличием трех каналов передачи в БЦВК. СЦВМ имеет резервный комплект и выполнена в трехканальном варианте с использованием элементов восстановления с голосованием «2 из 3». Если происходит искажение информации в одном из трех каналов, мажоритарные элементы, расположенные на магистрали параллельного интерфейса (МПИ) на входах в процессор и запоминающие устройства СЦВМ, передают неразличающиеся значения битов информации двух других каналов. Послойное мажорирование информации позволяет парировать единичные сбои с нулевым временем восстановления после сбоя и позволяет продолжать работу даже при наличии нескольких неисправностей на разных уровнях мажорирования.

Структурная схема БЦВК С-32М представлена на Фиг.1, где AM - адаптер магистрали параллельного интерфейса (1), ЗУМК - запоминающее устройство микрокоманд (2), КВВ - контроллер ввода-вывода (3), МПИ - магистраль параллельного интерфейса (4), МЭ - мажоритарный элемент (5.1, 5.2, 5.3), ОЗУ - оперативное запоминающее устройство (6), ПЗУ - постоянное запоминающее устройство (7), СПрц - сопроцессор (8), СЦВМ - специализированная цифровая вычислительная машина (9), ЦП - центральный процессор (10).

Мажоритарные элементы (МЭ) 5.1, 5.2, 5.3 исправляют ошибки в канале, но это лишь в случае единичного сбоя. При попадании же ТЗЧ в область самих МЭ ошибки остаются неисправленными и устанавливается постоянный признак сбоя. Для регистрации сбоев в СЦВМ 9 предусмотрена система диагностического контроля (ДК). В контроллере ввода-вывода (КВВ) 3 имеется узел диагностического контроля процессора. Система ДК служит для сбора информации о состоянии каналов КВВ и СЦВМ. В схеме КВВ 3 ДК исполнена в виде радиационно стойкой ИМС RTAX1000SCQ352B-5962-0422101QXC производства ACTEL USA. Критерием признака неисправности СЦВМ (ПН СЦВМ) является несовпадение момента обращения процессоров трех каналов к ЗУМК 2. При обнаружении, что моменты обращения своего канала к ЗУМК не совпадают с двумя другими каналами, узел диагностики формирует импульс длительностью 700 нс, который фиксируется в регистре заявок диагностического контроля (РЗДК). В случае тиристорного эффекта импульсы будут идти постоянно с периодом 1,25 МГц, т.е. при последующем чтении вектора снова будет возникать ПН СЦВМ. Опрос РЗДК производится 4 раза для того, чтобы не было срабатывания защиты на единичные самоустраняющиеся сбои.

При всех обменах по магистрали МПИ 4 происходит сравнение входных и выходных сигналов магистрали в каждом из каналов А, В и С. В случае обнаружения несовпадений установится соответствующий разряд РЗДК: 6,5 и 4 разряды для каналов А, В и С соответственно. После многократного (4 раза) несовпадения формируется признак неисправности МПИ (ПН МПИ). Счетчик сбоев записывает их количество в поле телеметрии (ТМ).

Появление какого-либо из признаков: ПН СЦВМ или ПН МПИ или обоих признаков вместе будет свидетельством возможного тиристорного эффекта в области ИМС высокой интеграции. Меры защиты включают в себя своевременное обнаружение признака неисправности, имитацию «зависания» БЦВК и активацию аварийной логики блока управления бортового комплекса управления.

Аварийная логика блока управления бортового комплекса управления (БУ БКУ) состоит в следующем. В БУ имеется сторожевой таймер на 16 с, сброс (перезапуск) таймера Т16 осуществляется по сигналу об отсутствии угрозы, который БЦВК выдает в БУ БКУ каждые 3,75 секунды. После пропадания выдачи этого сигнала из БЦВК в БУ БКУ организуется «горячий рестарт», т.е. из БУ выдается команда на выполнение горячего рестарта действующей СЦВМ. При «горячем рестарте» снятия питания с каналов БЦВК не происходит. Вычислительный процесс восстанавливается. При следующем пропадании сигнала об отсутствии угрозы вновь срабатывает Т16 и организуется на этот раз уже «холодный рестарт». При этом происходит снятие питания с СЦВМ, через 6 с выдается команда на включение. Вычислительные процессы восстанавливаются. Третья ступень аварийной логики - переход на резервный комплект СЦВМ.

Алгоритм описанного метода изображен на Фиг.2.

Предложенный способ защиты используется в текущих проектах космических аппаратов, имеющих в своем составе БЦВК С-32М.

Использование предложенного способа защиты позволит существенно повысить надежность защищаемых микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение массогабаритных и надежностных характеристик БРЭА, увеличение срока эксплуатации КА.

1. Способ защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц, заключающийся в том, что специализированная цифровая вычислительная машина (СЦВМ) содержит систему диагностического контроля, с помощью которой производят сбор информации о состоянии каналов СЦВМ и контроллера ввода-вывода (КВВ), при этом производят сравнение входных и выходных сигналов магистрали в каждом из каналов и при обнаружении несовпадения момента обращения одного из каналов к запоминающему устройству микрокоманд (ЗУМК) с другими каналами опрос информации с данного канала производят многократно, при многократном несовпадении активируют аварийную логику.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при активации аварийной логики блок управления выдает команду на выполнение рестарта действующей СЦВМ без отключения питания, при повторном признаке неисправности производят рестарт СЦВМ с отключением питания, при последующем повторении признака неисправности переходят на резервную СЦВМ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микроэлектронике, а также к нано- и микросистемной технике и может быть использовано в интегральных микросхемах с защитой от электрических и/или тепловых перегрузок.

Изобретение относится к управлению работой электронных вентилей, имеющих изолированный затвор, в частности к управлению работой биполярного транзистора с изолированным затвором (БТИЗ).

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в составе радиоэлектронной аппаратуры наземного, морского и аэрокосмического базирования. .

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в коммутируемых источниках питания с защитой от перегрузки по току. .

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для коммутации электромагнитных пускателей, электродвигателей, ламп накаливания и целого ряда других электротехнических устройств, пусковые токи которых в несколько раз превышают по величине их рабочий ток в установившемся режиме.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в коммутационных устройствах с гальванической развязкой с защитой от перегрузки по току и перегрева электронного ключа.

Изобретение относится к защитной схеме для искробезопасных, эксплуатируемых с напряжением допущенного для подземных горных разработок сетевого блока питания электромагнитных исполнительных устройств для включения электрогидравлических клапанов в подземных горных разработках, содержащей подключенную к первому и второму потенциалам сетевого блока питания катушку, которой приданы, по меньшей мере, два выполненных отдельно друг от друга, включенных параллельно катушке электромагнитного исполнительного устройства короткозамыкающих средства для короткого замыкания катушки при реверсировании потенциала напряжения катушки.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронных приборов, предназначенных для работы, например, в составе бортовой аппаратуры, радиоэлектронных наземных, морских и аэрокосмических комплексов.

Изобретение относится к импульсной технике. .

Изобретение относится к области микроэлектроники и, в частности, к сенсорным и микромощным микросхемам

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления тиристорами в преобразователях различной мощности

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в разработке формирователя энергии с целью обеспечения мощного импульса тока (напряжения), способного уменьшить коммутационные всплески и резонансные колебания тока (напряжения) в нагрузке, повышении надежности работы ключей и других устройств, физически связанных с данным формирователем энергии, заданного ограничения импульса тока нагрузки. Для этого формирователь содержит импульсные накопители электрической энергии: индуктивность и/или заряженный конденсатор, по меньшей мере один полностью управляемый быстродействующий ключ с параллельной защитной цепью, которая ограничивает напряжение при выключении быстродействующего ключа, последовательно с быстродействующим ключом (ключами) установлен по меньшей мере один блокирующий ключ, который способен блокировать или пропускать ток нагрузки, контроллер, подключенный к цепям управления ключей через соответствующие устройства управления. Защитная цепь быстродействующего ключа (ключей) содержит по меньшей мере один металлооксидный варистор (MOB), образуя импульсный ограничитель тока нагрузки, протекающий либо через быстродействующий ключ, либо через MOB. В цепи тока нагрузки установлен датчик электрического режима и подключен к контроллеру, регулирующему ток нагрузки на низкой или высокой частоте. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электронике интегральных микросхем (ИС) и может быть использовано в составе радиоэлектронной аппаратуры наземного, морского и аэрокосмического базирования. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости и надежности работы радиоэлектронной аппаратуры. Устройство содержит датчик тока, транзисторы, конденсаторы, резисторы, диоды, компаратор напряжения, RS-триггер, генератор импульсной последовательности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к силовой электронике. Его использование в импульсных регуляторах и инверторах напряжения позволяет обеспечить значительное снижение динамических потерь в силовых ключах схемы. Резонансный коммутатор содержит первый ключ (1) со встречно-параллельным диодом, второй ключ (2), одним выводом соединенный последовательно с первым ключом (1), конденсатор (3) и дроссель (4), соединенный параллельно второму ключу (2), вывод анода встречно-параллельного диода образует отрицательный силовой вывод (6) резонансного коммутатора. Технический результат достигается благодаря тому, что конденсатор (3) присоединен параллельно второму ключу (2), второй вывод которого образует положительный силовой вывод (5) резонансного коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к силовой электронике. Его использование в импульсных регуляторах и инверторах напряжения позволяет обеспечить технический результат - значительное снижение динамические потерь в силовых ключах схемы. Резонансный коммутатор содержит первый ключ (1) с первым встречно-параллельным диодом, второй ключ (2), конденсатор (3) и дроссель (4), вывод первого ключа (1), соединенный с анодом первого встречно-параллельного диода, образует отрицательный силовой вывод (6) резонансного коммутатора. Технический результат достигается благодаря тому, что второй ключ (2) снабжен вторым встречно-параллельным диодом и включен последовательно с дросселем (4), соединенным последовательно с первым ключом (1), конденсатор (3) включен параллельно второму ключу (2), вывод которого, соединенный с катодом второго встречно-параллельного диода, образует положительный силовой вывод (5) резонансного коммутатора. 2 н.п. ф-лы, 10 ил. Фиг.1.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в источниках питания с защитой от перегрузки по току без использования датчика тока, преимущественно в системах управления космических аппаратов. Технический результат заключается в снижении массы и габаритов коммутатора напряжения и повышении точности при изменении электронного коммутатора в открытом состоянии в зависимости от температуры. Для этого заявленное устройство содержит электронный коммутатор с МОП структурой, который подает питание в блок нагрузки. Подключенный к общей точке коммутатора и блока нагрузки электронный ключ и последовательно соединенные резистор и терморезистор снижают погрешность формирования уровня срабатывания релейного элемента с гистерезисом, который управляют с помощью первого и второго элементов И включением и выключением питания блока нагрузки. При наличии перегрузки по току осуществляется отключение питания от блока нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в источниках питания с защитой от перегрузки по току без использования датчика тока, преимущественно в системах управления космических аппаратов. Технический результат заключается в снижении массы и габаритов коммутатора напряжения и повышении точности при изменении сопротивления электронного коммутатора в открытом состоянии в зависимости от температуры. Для этого заявленное устройство содержит электронный коммутатор с МОП структурой, который подает питание в блок нагрузки. Последовательно соединенные источник опорного напряжения, второй электронный ключ, резистор и терморезистор обеспечивают срабатывание релейного элемента с гистерезисом, практически независимым от температуры. Подключенный к общей точке коммутатора и блока нагрузки электронный ключ, выход которого соединен с входом сумматора, позволяют исключить из схемы датчик тока, который требует значительного отвода тепла. При наличии перегрузки по току осуществляется отключение питания от блока нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в увеличении реактивного импеданса устройства защиты на высоких частотах. Устройство защиты выводов микросхемы от электростатических разрядов, включающее ключевые n-канальный и р-канальный транзисторы, управляющие n-канальный и р-канальный транзисторы, два нагрузочных резистора, входную шину, шину питания и шину земли, причем в него введены первый и второй дополнительные индукторы, причем сток р-канального ключевого транзистора и исток р-канального управляющего транзистора соединены с первым выводом первого индуктора, второй вывод которого соединен с входной шиной, а также сток n-канального ключевого транзистора и исток n-канального управляющего транзистора соединены с первым выводом второго индуктора, второй вывод которого также соединен с входной шиной. 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение энергопотребления. Схема энергоснабжения, соединенная сетевой линией с положительным потенциалом и GND-потенциалом блока питания, содержит катушку, подключенную первым выводом к положительному потенциалу, и вторым выводом - к GND-потенциалу, полупроводниковый переключатель, включенный между катушкой и GND-потенциалом, полупроводниковый переключатель, включенный между положительным потенциалом и катушкой, диод, включенный между вторым выводом катушки и положительным потенциалом в прямом направлении, и диод, включенный между GND-потенциалом и первым выводом катушки в прямом направлении. Аккумулятор, заряжаемый энергией сетевого блока питания по меньшей мере в одной фазе технологического процесса, имеет возможность зарядки накопленной в катушке энергией по меньшей мере в одной из фаз технологического процесса с последующим снабжением данной рекуперированной энергией катушки. Микроконтроллер активирует полупроводниковые переключатели в зависимости от параметров отслеженного детектирующей схемой сигнала, при достижении током на катушке порогового значения выключает полупроводниковые переключатели, что приводит к протеканию тока по рекуперирующему контуру, а при снижении тока до минимально допустимого, включает их, что приводит к использованию катушкой рекуперированной энергии. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх