Digitaal ondersteunde multi-input multi-output power converters voor stralingsomgevingen

Bij het evolueren naar mobiele applicaties, ontstaat er een sterke behoefte aan zeer efficiënte geïntegreerde stroomomvormers. Een vergelijkbare trend wordt waargenomen in ruimtetoepassingen, waarbij een laag gewicht en een hoog energierendement de sleutel zijn. Doorgaans moet het hoogspanningsuitgangsvermogen van een zonnepaneel of batterij naar beneden worden omgezet naar een bruikbaar spanningsniveau om de elektronica aan boord te leveren. In toepassingen in de ruimte is echter een verhoogde robuustheid nodig om de verhoogde stralingsniveaus te overwinnen in combinatie met schommelingen bij hoge temperatuur. Afgezien van dit zullen, vanwege de totale ioniserende dosis (TID), analoge schakelingen evenals interne spanningsreferenties de neiging hebben te drijven, hetgeen resulteert in een verminderde algehele prestatie van de omzetter. Transities met een enkele gebeurtenis (SETs) kunnen daarentegen resulteren in een onstabiele uitgangsspanning en instabiliteiten in het besturingssysteem. Het doel van dit doctoraat is om de mogelijkheden te onderzoeken van automatische herconfiguratie en afstemming van een DC-DC-converter. Dit is nodig om de effecten van Total Ionizing Doze (TID) op de analoge blokken van het besturingssysteem te overwinnen. In een eerste stap zal de impact van zowel TID als SET's op versterkers en spanningsreferenties worden onderzocht. Een digitaal afstemmingsschema voor deze blokken zal worden ontwikkeld en getest (mogelijk met behulp van een FPGA). Daarna worden de blokken gecombineerd in een digitaal ondersteunde DC-DC-converter met automatische afstemmingsmogelijkheden. Omdat circuits in stralingsomgevingen ook last hebben van SET's, zal hiermee ook rekening worden gehouden tijdens de implementatie van het digitale gedeelte. Het uiteindelijke doel van dit doctoraat is om een volledig automatisch digitaal afstemmingssysteem te ontwikkelen voor geïntegreerde DC-DC-converters in stralingsomgevingen tot TID-niveaus van 200 Mrad (Si). Om dit te ondersteunen heeft de ADVISE-onderzoeksgroep een grote expertise in simulatietechnieken voor stralingshardheid. Circuit-simulaties (spook) moeten worden gecombineerd met eindige-elementen-simulaties (synopsis sentaurus) en digitale circuitsimulatie (Verilog). Verder zijn ook een röntgenstralingsfaciliteit en een uitgloeikamer beschikbaar om te worden gebruikt tijdens de meting. Last but not least, zullen geïntegreerde schakelingen ook worden onderzocht met behulp van de twee-foton absorptielaserfaciliteit om SET's op specifieke knooppunten te introduceren. Dit resulteert in een gedetailleerde gevoeligheidskaart van de geïntegreerde schakeling en een beter begrip van de stralingseffecten.