Способ поблочных испытаний радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульсного гамма-излучения на моделирующих установках
METHOD FOR BLOCK TESTS OF RADIO-ELECTRONIC EQUIPMENT FOR RESISTANCE TO IMPACT OF PULSE GAMMA-RADIATION ON MODELING INSTALLATIONS

Изобретение относится к области электротехники, в частности к испытаниям радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на стойкость к воздействию импульсного гамма-излучения (ИГИ).
Моделирующие установки (МУ) являются источниками ИГИ, имеющими единую (близкую) физическую природу и характеристики с радиационными факторами, воздействующими в реальных условиях эксплуатации.
Требования по стойкости предъявляются к образцам вооружения и военной техники (ОВВТ) в целом или к его бортовой РЭА, как наиболее чувствительному элементу. РЭА ОВВТ представляет собой агрегированные, многоблочные взаимосвязанные системы. Размеры зон облучения МУ, как правило, не позволяют облучить целиком всю РЭА ОВВТ одновременно. В таких обстоятельствах нормативные документы (НД) в области радиационных испытаний предписывают проводить испытания РЭА поблочно с учетом характера реакций составных частей [1, 2]. Поблочные испытания РЭА должны проводиться в условиях, максимально близко отражающих полномасштабное воздействие ИГИ на весь комплекс РЭА. Поэтому при поблочных испытаниях имитируется радиационная реакция подключенных блоков, которые не помещаются в зону облучения МУ, например источника вторичного электропитания (ИВЭП).
Среди большой номенклатуры блоков РЭА ОВВТ ИВЭП имеют важное значение - от его работы зависит функционирование всех блоков РЭА в составе ОВВТ. Известно, что от величины напряжения питания зависят уровни стойкости РЭА при воздействии ИГИ, определяемые по различным критериям потери работоспособности. Так, при уменьшении напряжения питания вероятность возникновения логических сбоев и потери информации РЭА увеличивается, а вероятность возникновения катастрофических отказов (радиационное защелкивание, пробой p-n-переходов и т.д.) уменьшается [3-6]. Радиационная реакция ИВЭП при воздействии ИГИ, как правило, заключается в изменении амплитудно-временной характеристики (АВХ) выходного напряжения [7-9], а его радиационная стойкость определяется амплитудой AU и длительностью τ этого изменения.
Известен способ испытаний ИВЭП РЭА на стойкость к воздействию ИГИ на моделирующих установках [10], основанный на облучении ИВЭП совместно с малогабаритными моделями, имеющими радиационную электрическую проводимость, близкую к радиационной электрической проводимости блоков РЭА, для питания которых он предназначен. Однако этот способ не может быть применим при испытаниях блоков РЭА другого функционального назначения.
Δ
Δ
Δ
Наиболее близкое техническое решение предложено в способе испытаний РЭА на стойкость к воздействию ИГИ - прототипе предлагаемого изобретения, где блоки РЭА из состава ОВВТ поочередно размещают в зоне облучения, соединяют линиями передачи с задающими режим работы устройствами, контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратурой, размещенной вне зоны облучения. При необходимости предусматривают возможность соединения испытываемых составных частей с устройствами, находящимися вне зоны облучения и имитирующими входные сигналы. При этом облучению подвергается каждый блок отдельно, а радиационную реакцию ИВЭП получают при его испытаниях с эквивалентом нагрузки [11-14]. Уровень стойкости РЭА в целом определяется по наименьшему уровню стойкости одного из блоков [1]. Однако в реальных условиях эксплуатации ИГИ воздействует на РЭА в целом, что приводит к ее функционированию при изменяющейся АВХ напряжения питания, в которой можно выделить две части: квазиноминальное напряжение на выходе ИВЭП в момент действия ИГИ и импульсное снижение напряжения питания на длительность τ, что является следствием радиационной реакции ИВЭП. При этом динамика импульсного снижения напряжения питания, полученная при испытаниях ИВЭП с эквивалентом нагрузки, опережает на τ аналогичную динамику, существующую при облучении всей РЭА в целом. Величина τ неизвестна и уникальна для каждой системы РЭА, так как она может быть определена только при полномасштабном облучении всей РЭА, что невозможно при облучении на МУ, а ее значение зависит от инерционности радиационных реакций реальных блоков РЭА подключенных к ИВЭП и длины линий связи между ними. Флуктуация величины τ приводит к тому, что при поблочных испытаниях на МУ по способу, описанному в прототипе, не создаются наиболее критичные условия как для возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов, так и сбоев, как этого требует НД [2].
Технический результат заявляемого изобретения заключается в учете влияния величины напряжения питания на вероятность возникновения радиационного защелкивания, катастрофических отказов, сбоев в РЭА. Это позволяет создать критичные режимы функционирования РЭА в соответствии с требованиями НД [2], что повышает достоверность результатов испытаний.
Δ
Технический результат достигается тем, что квазиноминальное напряжение питания, длительностью τ заменяют постоянным напряжением питания и проводят последовательное двухэтапное облучение блоков РЭА.
На первом этапе блоки РЭА облучают ИГИ при неизменном напряжении питания, при этом оценивают стойкость блоков РЭА по критерию возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов. При стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после первого этапа, проводят второй этап испытаний, на котором блоки РЭА облучают ИГИ с одновременным воспроизведением амплитудно-временной характеристики напряжения питания блоков РЭА, соответствующей радиационной реакции источника вторичного электропитания (ИВЭП) блоков РЭА при воздействии ИГИ, при этом оценивают стойкость блоков РЭА по критерию возникновения сбоев. Необходимую для воспроизведения радиационную реакцию ИВЭП блоков РЭА при воздействии ИГИ определяют при облучении ИВЭП с эквивалентом нагрузки ИГИ. При стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после второго этапа делают заключение о стойкости РЭА к воздействию ИГИ в целом.
Отличительным признаком заявляемого изобретения является то, что на каждом этапе применяют собственный критерий потери работоспособности РЭА и испытания проводят в 2 этапа. На 1-м этапе испытаний ИВЭП требуемой мощности целенаправленно не облучают, напряжение питания неизменно, чем создают наиболее критичные условия испытаний по критерию радиационного защелкивания и катастрофических отказов, а на 2-м этапе одновременно с ИГИ МУ воспроизводят радиационную реакцию ИВЭП в виде импульса снижения напряжения питания требуемой длительности, чем создают наиболее критичные условия испытания по критерию логических сбоев.
Для синхронизации импульсного снижения напряжения питания блоков РЭА и воздействия ИГИ может быть использована известная электрическая схема формирователя импульса напряжения с использованием полупроводникового диода и подачи его в цепь питания [15].
На фиг. 1 представлены АВХ напряжения питания РЭА (условно) при воздействии ИГИ в зависимости от масштаба облучения системы РЭА, где: 1 - АВХ импульсного гамма-излучения; 2 - АВХ напряжения питания при облучении ИВЭП с эквивалентом нагрузки; 3 - АВХ напряжения питания РЭА при полномасштабном облучении.
На фиг. 2-а, 2-б представлены первый и второй этапы способа поблочных испытаний РЭА на стойкость к воздействию ИГИ на моделирующих установках, где: 4 - ИВЭП; 5, 6, 7 - блоки РЭА; 8 - источник ИГИ; 9 -формирователь импульса снижения напряжения питания.
Таким образом, заявляемый способ испытаний РЭА ОВВТ на стойкость к воздействию ИГИ позволяет с запасом надежности для заказчика испытаний оценить стойкость РЭА как по критерию возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов, так и по критерию возникновения сбоев.
Источники информации
1. ОТТ 1.2.6-2000
2. ГОСТ РВ 20.57.308-98
3. Киргизова А.В., Яненко А.В., Кузьмин А.Д. и др. Исследования влияния информационного кода и напряжения питания на сбоеустойчивость КМОП КНС БИС ОЗУ // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2004. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 2004. - С. 45-46.
4. Чумаков А.И., Артамонов А.С., Гонтарь В.В. и др. Влияние электрических помех на уровень радиационного защелкивания // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-1999. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 1999. - С.141-142.
5. Таперо К.И., Озеров А.И. Влияние температуры и напряжения питания на чувствительность к защелкиванию КМОП БИС при воздействии импульсного ионизирующего излучения // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2003. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 2003. - С. 39-40.
6. Егоров А.Н., Маврицкий О.Б., Пасхалов А.А. и др. Моделирование эффектов защелкивания в КМОП ИС от воздействия сфокусированного лазерного излучения // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2003. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 2003. - С. 101-102.
6
7
7. Зинченко В.Ф., Улимов В.Н., Ноздрин Д.А. и др. Экспериментальная оценка стойкости модуля питания СПН05-05-В-1 к действию факторов 7И, 7И // Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2005». - М.: МИФИ, 2005. - С. 25-26.
8. Герасимов В.Ф., Лось Д.С., Олухов В.М., Плоткин И.Р. Результаты исследований стойкости модулей электропитания серии «Мираж» к воздействию специальных факторов// Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2005». - М.: МИФИ, 2005. - С. 27-28.
9. Зинченко В.Ф., Улимов В.Н., Ноздрин Д.А. и др. Экспериментальная оценка стойкости модуля питания СПН10-0512 к действию длиннопериодных излучений фактора ТУУ / Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2005». - М.: МИФИ, 2005. - С.23-24.
10. Е.Ю. Бахматов, С.В. Вдовин, Д.В. Койнов, Г.Л. Пикапов, С.С. Улькин, М.К. Шалай «Способ испытаний источников вторичного электрического питания радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульса гамма-излучения моделирующих установок». Патент РФ на изобретение №2745255 22.03.21 г.
11. Источники вторичного электропитания унифицированные в модульном исполнении. Модули серии «МДМ». Технические условия. БКЯЮ.436630.001ТУ.
12. Источники вторичного электропитания унифицированные в модульном исполнении. Модули серии «МДМ». Технические условия. БКЯЮ.436630.028ТУ.
13. Источники вторичного электропитания типа BP. Технические условия ТУ 6390-001-61704169-10.
14. Источники вторичного электропитания серии СПНК. Технические условия. КЦАЯ. 430604. 008 ТУ.
15. Степовик А.П., Блинов B.C., Осеев Ю.В., Басаргин В.Ю. «Моделирование совместного действия ВЭМИ и ионизирующего излучения на статическое ОЗУ в режиме хранения информации». VII Межотраслевая конференция по радиационной стойкости: Сборник докладов - г. Саров: ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2007. - 391 с. - ил. С. 67-73.