本發(fā)明涉及電子電器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選方法及裝置。

背景技術(shù)：

脈沖寬度調(diào)制器是現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源的重要組成部分，應(yīng)用于空間輻射環(huán)境中的脈沖寬度調(diào)制器(PWM)，在空間帶電粒子和各種射線的作用下，其性能會(huì)發(fā)生明顯變化，包括輸出脈沖的缺失、變形，時(shí)針控制的閂鎖和控制環(huán)路的瞬變；因此如何對(duì)應(yīng)用于空間環(huán)境中的脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行抗輻照能力的測(cè)試，進(jìn)而篩選出抗輻照能力強(qiáng)的脈沖寬度調(diào)試器進(jìn)行使用具有十分重要的意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)航天用脈沖寬度調(diào)制器的抗輻照能力的測(cè)試和篩選的方式主要有兩種，包括：“輻照-退火”方法和多元回歸分析法；其中，輻照-退火篩選方法具體過(guò)程如圖1所示，首先對(duì)待篩選器件進(jìn)行額定劑量的輻照；然后選擇一種或者幾種靈敏電參數(shù)，在兩小時(shí)內(nèi)完成測(cè)量，篩選掉不符合要求的器件；接著進(jìn)行50％額定劑量的輻照；接著加壓退火后再次進(jìn)行電測(cè)試；最后篩選出合適的器件；這種方法具有檢測(cè)成本高、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)和對(duì)器件本省具有一定的破壞性的缺陷；并且由于采用大劑量率試驗(yàn)來(lái)等效空間低劑量率輻照環(huán)境的方法，模擬結(jié)果往往不準(zhǔn)確?，F(xiàn)有技術(shù)中的多元回歸分析方法可以避免對(duì)待篩選脈沖寬度調(diào)制器的損傷，此種篩選方法的關(guān)鍵是選取輻照前的敏感參數(shù)，對(duì)輻照后器件性能參數(shù)進(jìn)行預(yù)估。前者的敏感參數(shù)稱為信息參數(shù)，想要預(yù)估的輻照后器件性能參數(shù)稱為輻射性能參數(shù)。即對(duì)同一工藝制造出來(lái)的器件，通過(guò)對(duì)一定數(shù)量隨機(jī)樣品進(jìn)行輻照試驗(yàn)，找出信息參數(shù)和輻射性能參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)未輻照器件的篩選，但是現(xiàn)有技術(shù)中的回歸分析法忽視了輻照與PWM器件內(nèi)部的缺陷的關(guān)系，導(dǎo)致回歸預(yù)測(cè)方程不夠準(zhǔn)確，最終影響脈沖寬度調(diào)制器的篩選的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選方法及裝置，以解決上述問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選方法，包括：

獲取作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器輻照前的輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值；

獲取所述作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器經(jīng)過(guò)輻照后的輸入灌電流；

以所述輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值作為信息參數(shù)，以所述輸入灌電流作為輻照性能參數(shù)，采用線性回歸法建立多元線性回歸方程，并計(jì)算線性回歸方程中的系數(shù)向量；

基于所述系數(shù)向量，建立所述信息參數(shù)和輻照性能參數(shù)之間的無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程；

利用所述無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程，預(yù)測(cè)單個(gè)脈沖寬度調(diào)制器的抗輻照性能，對(duì)同批其他脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行篩選。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中：

所述獲取所述作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器的15Hz噪聲點(diǎn)頻值包括：

采集脈沖寬度調(diào)制器輸出端的輸出信號(hào)；

對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，得到低頻噪聲電壓功率譜圖形；

基于所述低頻噪聲電壓功率譜圖形，提取低頻噪聲電壓功率譜的15Hz噪聲點(diǎn)頻值。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中：

所述利用所述無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程，測(cè)試單個(gè)脈沖寬度調(diào)制器的抗輻照性能，對(duì)同批脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行篩選，包括：

獲取待篩選脈沖寬度調(diào)制器的輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值；

基于所述輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值，利用所述回歸預(yù)測(cè)方程，得到此脈沖寬度調(diào)制器的輸入灌電流預(yù)測(cè)值；

將所述輸入灌電流預(yù)測(cè)值和此批脈沖寬度調(diào)制器的輸入灌電流容限進(jìn)行比較，如果所述預(yù)測(cè)值在此類脈沖寬度調(diào)制器的輸入灌電流容限之內(nèi)，則認(rèn)為此脈沖寬度調(diào)制器為合格產(chǎn)品；反之，如果所述預(yù)測(cè)值不在此類脈沖寬度調(diào)制器的輸入灌電流容限之內(nèi)，則認(rèn)為此脈沖寬度調(diào)制器為不合格產(chǎn)品。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選裝置，包括：

第一獲取單元，獲取作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器輻照前的輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值脈沖寬度調(diào)制器；

第二獲取單元，用于獲取所述作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器經(jīng)過(guò)輻照后的輸入灌電流脈沖寬度調(diào)制器；

線性回歸方程建立單元，用于以所述輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值作為信息參數(shù)，以所述輸入灌電流作為輻照性能參數(shù)，采用線性回歸法建立多元線性回歸方程為，并計(jì)算線性回歸方程中的系數(shù)向量脈沖寬度調(diào)制器；

無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程建立單元，用于基于所述系數(shù)向量，建立所述信息參數(shù)和輻照性能參數(shù)之間的無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程；

測(cè)試單元，用于利用所述無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程，預(yù)測(cè)單個(gè)脈沖寬度調(diào)制器的抗輻照性能，對(duì)同批其他脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行篩選。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法以及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在對(duì)脈沖寬度調(diào)制器無(wú)損壞的前提下，進(jìn)行對(duì)脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高效的篩選出抗輻照能力強(qiáng)的脈沖寬度調(diào)制器元器件。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中“輻照-退火”方法流程示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選方法的方法流程示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的15Hz噪聲點(diǎn)頻值B的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的詳細(xì)介紹。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選方法，包括如下步驟：

S201、獲取作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器輻照前的輸出占空比D和15Hz噪聲點(diǎn)頻值Sv(15Hz)；；

對(duì)于大量同一工藝制造出來(lái)的PWM器件，其參數(shù)服從一定的統(tǒng)計(jì)分布，子樣的個(gè)體與母體具有相同的分布規(guī)律。對(duì)子樣進(jìn)行回歸分析，從中得到的概率結(jié)論可以推廣到母體。在實(shí)際應(yīng)用中，隨機(jī)子樣的個(gè)數(shù)可視母本的樣品數(shù)和要求的精度來(lái)確定子樣數(shù)，一般在20～30個(gè)之間；

測(cè)量這些隨機(jī)子樣脈沖寬度調(diào)制器輻照前的輸出占空比D和15Hz噪聲點(diǎn)頻值Sv(15Hz)，并記錄測(cè)試條件；

進(jìn)一步的，通過(guò)采集樣品輸出方波并存儲(chǔ)，設(shè)置高電平閾值，利用Excel表格中的數(shù)值統(tǒng)計(jì)工具準(zhǔn)確計(jì)算輸出占空比D；測(cè)試樣品低頻噪聲電壓功率譜，提取15Hz噪聲點(diǎn)頻值。

通過(guò)示波器采集樣品輸出方波時(shí)，要通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)試電路中的滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)調(diào)整采樣電壓即FB端口的輸入，當(dāng)采樣電壓符合FB端的輸入范圍時(shí)，才能得到穩(wěn)定輸出的方波。

測(cè)試PWM輸出電壓的低頻噪聲點(diǎn)頻值時(shí)應(yīng)注意，由于輸出方波的高電平值已經(jīng)超出了噪聲采集系統(tǒng)的容限，所以需在輸出管腳后串接一個(gè)RC直流濾波器，濾去直流信號(hào)，只將有用的交流信號(hào)送入測(cè)試系統(tǒng)。

本發(fā)明對(duì)低頻噪聲點(diǎn)頻值的測(cè)試采用如圖3所示的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：電源、PWM器件適配器、偏置器、低噪聲前置放大器、RC濾波器和數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。其中，PWM器件適配器和偏置器主要是根據(jù)待測(cè)器件噪聲測(cè)試的具體要求，提供偏置條件、負(fù)載條件，使之處于相應(yīng)的測(cè)試狀態(tài)；待測(cè)的噪聲信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大器和數(shù)據(jù)采集卡被送至數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理、存儲(chǔ)和打印輸出；數(shù)據(jù)采集卡采用DAQ2010數(shù)據(jù)采集卡，其最大采樣速率為2MHz，量化精度為14bit，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的采集，并保證較大的頻率范圍和測(cè)試精度。

S202、獲取作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器經(jīng)過(guò)輻照后的輸入灌電流Icc；

需要說(shuō)明的是，上述輻照實(shí)驗(yàn)的輻照的劑量率和總劑量要根據(jù)具體脈沖寬度調(diào)制器件額定輻照劑量來(lái)設(shè)定，為了模擬空間輻照環(huán)境，優(yōu)選地，劑量率設(shè)置在50到300rad(Si)/s之間，且要限制在輻照后兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成測(cè)量，以免器件退火嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果；對(duì)該輻照后的隨機(jī)子樣輸入灌電流Icc采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)手段進(jìn)行即可。

S203、以上述輸出占空比D和15Hz噪聲點(diǎn)頻值Sv(15Hz)作為信息參數(shù)，以輸入灌電流Icc作為輻照性能參數(shù)，采用線性回歸法建立多元線性回歸方程為，并計(jì)算線性回歸方程中的系數(shù)向量；

以輸出占空比D和低頻噪聲15Hz的點(diǎn)頻值Sv(15Hz)為信息參數(shù)，選輸入灌電流Icc為輻照性能參數(shù)，采用線性回歸法，建立D，Sv(15Hz)和Icc之間的線性回歸方程為

其中，X是由輻照前的輸出占空比D和低頻噪聲15Hz點(diǎn)頻值Sv(15Hz)的測(cè)量值構(gòu)成的已知常數(shù)矩陣；

是殘差；

和X為實(shí)測(cè)值。

對(duì)系數(shù)向量的估計(jì)按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、將多元線性回歸方程進(jìn)一步展開(kāi)為

其中，Icc₁、Icc₂、...、Icc_n為第1、2、...、n個(gè)隨機(jī)子樣的輻照后輸入灌電流的值；

D1、D2、...、Dn為第1、2、...、n個(gè)隨機(jī)子樣的輻照前輸出占空比；

Sv(15Hz)₁、Sv(15Hz)₂、...、Sv(15Hz)_n為第1、2、...、n個(gè)隨機(jī)子樣的輻照前低頻噪聲15Hz的點(diǎn)頻值；

β₀、β₁、β₂分別為常數(shù)項(xiàng)、輸出占空比的系數(shù)和低頻噪聲15Hz點(diǎn)頻值的系數(shù)；

ε₁、ε₂、...、ε_n為第1、2、...、n個(gè)隨機(jī)子樣線性回歸方程的殘差；

步驟2、利用最小二乘估計(jì)法估計(jì)出信息參數(shù)的系數(shù)向量為：

其中，X^l為X的轉(zhuǎn)置矩陣；

S204、基于上述系數(shù)向量，建立所述信息參數(shù)D、Sv(15Hz)和輻照性能參數(shù)Icc之間的無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程。

在給定的1-α置信度下，待篩選PWM器件信息參數(shù)向量其中D_k和Sv(15Hz)_k分別為待篩選器件的輸出占空比和低頻噪聲15Hz的點(diǎn)頻值，則其輻照后輸入灌電流的無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程為：

其中，t(1-α/2，(n-3))是自由度為n-3，分位點(diǎn)為1-α/2的t分布，

MSE定義如下：

其中，SSE為方差平方和，為殘差

S205、利用上述無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程，預(yù)測(cè)單個(gè)器件的抗輻照性能，對(duì)同批其他脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行篩選。

首先，采集并計(jì)算待篩選器件的輸出占空比D和低頻噪聲15Hz點(diǎn)頻值Sv(15Hz)，實(shí)施方法與S201步相同，把這兩個(gè)參數(shù)帶入回歸預(yù)測(cè)方程，得到此器件的輸入灌電流預(yù)測(cè)值；然后，查找器件說(shuō)明書，確定此類PWM器件的輸入灌電流容限；將輸入灌電流預(yù)測(cè)值和此批器件的輸入灌電流容限進(jìn)行比較，如果此預(yù)測(cè)值在此批器件的輸入灌電流容限之內(nèi)，則認(rèn)為此器件通過(guò)篩選，為合格產(chǎn)品；反之，如果得到的預(yù)測(cè)值落在此批器件的輸入灌電流容限之外，則認(rèn)為此器件沒(méi)有通過(guò)篩選，被剔除掉。

示例性的，對(duì)于商用級(jí)PWM器件UC3842，輸入灌電流容限為12-17mA。那么，首先采集待篩選器件的輸出脈沖波形，測(cè)試低頻噪聲電壓功率譜。按照PWM器件說(shuō)明書和第二步中的說(shuō)明，對(duì)測(cè)試電路作如下設(shè)置：

Vin＝15V，RT＝10K，CT＝0.3nf；

滑阻R1的阻值分配為：4.7KΩ和0.3KΩ；

滑阻R2的阻值分配為：0.5KΩ和0.5KΩ；

低頻噪聲測(cè)試的濾波裝置設(shè)置如下：R＝1KΩ，C＝0.15μF；

對(duì)存儲(chǔ)的輸出脈沖數(shù)據(jù)在Excel表格中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，設(shè)置高電平閾值為13.5V，計(jì)算占空比D的值；計(jì)算機(jī)軟件提取噪聲電壓功率譜在15Hz的點(diǎn)頻值。

把待篩選器件的輸出占空比和低頻噪聲的點(diǎn)頻值值帶入回歸預(yù)測(cè)方程，得到其輸入灌電流的預(yù)測(cè)值。如果輸入灌電流的預(yù)測(cè)值在12-17mV這個(gè)范圍之內(nèi)，則認(rèn)為該器件符合要求，可以被選用；如果輸入灌電流的預(yù)測(cè)值超出12-17mV這個(gè)范圍，則認(rèn)為該器件不符合要求，被篩選掉。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的篩選方法選用PWM器件輻照前的低頻噪聲15Hz的點(diǎn)頻值和占空比作為輻照敏感參數(shù)即信息參數(shù)，選用輻照后的輸入灌電流作為輻照退化參數(shù)即輻照性能參數(shù)，通過(guò)對(duì)一定數(shù)量樣品進(jìn)行輻照試驗(yàn)，找出信息參數(shù)和輻照性能參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，這個(gè)函數(shù)關(guān)系也適用于同批其他器件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)未輻照器件抗輻照能力的篩選，與現(xiàn)有的篩選方法相比，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、篩選出來(lái)的器件是未經(jīng)過(guò)輻照的，屬于“無(wú)損篩選”，因此篩選過(guò)程不會(huì)減少器件壽命；

2、將傳統(tǒng)電參量與低頻噪聲參量相結(jié)合，既反映了器件內(nèi)部缺陷在器件篩選中的評(píng)價(jià)作用，又提高了篩選的準(zhǔn)確度；

3、只需測(cè)量待篩選器件的三個(gè)參數(shù)，篩選周期短，方法簡(jiǎn)單，易于使用。

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種脈沖寬度調(diào)制器抗輻照能力無(wú)損篩選裝置，包括：

第一獲取單元410，用于獲取作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器輻照前的輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值；

第二獲取單元420，用于獲取所述作為隨機(jī)子樣的脈沖寬度調(diào)制器經(jīng)過(guò)輻照后的輸入灌電流；

線性回歸方程建立單元430，用于以所述輸出占空比和15Hz噪聲點(diǎn)頻值作為信息參數(shù)，以所述輸入灌電流作為輻照性能參數(shù)，采用線性回歸法建立多元線性回歸方程為，并計(jì)算線性回歸方程中的系數(shù)向量脈沖寬度調(diào)制器；

無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程建立單元440，基于所述系數(shù)向量，建立所述信息參數(shù)和輻照性能參數(shù)之間的無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程；

測(cè)試單元450、用于利用所述無(wú)損篩選回歸預(yù)測(cè)方程，預(yù)測(cè)單個(gè)脈沖寬度調(diào)制器的抗輻照性能，對(duì)同批其他脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行篩選。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。