本發(fā)明涉及一種抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路及其控制方法，屬于電力電子。
背景技術(shù)：
1、電流模式pwm（脈沖寬度調(diào)制）控制電路因其能夠提供精確的電流控制和高效的能量轉(zhuǎn)換而被廣泛應(yīng)用于電源管理、電機驅(qū)動、以及各類需要精密調(diào)節(jié)的系統(tǒng)中。電流模式pwm控制通過實時監(jiān)測輸出電流，并與參考信號比較，動態(tài)調(diào)整開關(guān)器件的導(dǎo)通時間，從而實現(xiàn)精確的功率調(diào)節(jié)。然而，這些關(guān)鍵應(yīng)用在面臨極端環(huán)境條件時，尤其是暴露在高能粒子輻射的空間環(huán)境中，其可靠性面臨嚴(yán)峻考驗?？臻g輻射環(huán)境中的高能粒子，如質(zhì)子、重離子和宇宙射線，能夠穿透電子器件，引發(fā)單粒子效應(yīng)（see），其中包括單粒子翻轉(zhuǎn)（seu）、單粒子瞬態(tài)（set）和單粒子鎖定（sel）等現(xiàn)象。這些效應(yīng)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)、邏輯功能紊亂，甚至造成系統(tǒng)級故障。特別是單粒子瞬態(tài)，它能在電路中產(chǎn)生短暫的電壓或電流脈沖，這些瞬態(tài)脈沖如果不被有效抑制，可能會被誤認(rèn)為是正常的信號，從而導(dǎo)致系統(tǒng)誤操作?，F(xiàn)有的電流模式pwm控制電路雖然在一定程度上考慮了抗干擾設(shè)計，但往往缺乏針對單粒子瞬態(tài)的專門防護措施。傳統(tǒng)的pwm控制電路中，sr鎖存器作為關(guān)鍵的邏輯單元，負(fù)責(zé)存儲和傳遞信號，但它對單粒子瞬態(tài)極為敏感。一旦sr鎖存器受到單粒子事件的影響，可能會產(chǎn)生錯誤的邏輯值輸出，影響整個控制回路的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失效。
2、因此，為了提升電流模式pwm控制電路在輻照環(huán)境下的可靠性和安全性，迫切需要開發(fā)新的技術(shù)手段來增強其抗輻照能力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路及其控制方法，可以有效提升電流模式pwm控制電路在輻照環(huán)境下的可靠性和安全性。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
3、第一方面，本發(fā)明提供了一種抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，包括：時鐘發(fā)生器、誤差放大器、pwm比較器、sr鎖存器和單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路；
4、時鐘發(fā)生器的輸出端連至sr鎖存器的置位端s，pwm比較器的輸出端連至sr鎖存器的復(fù)位端r，sr鎖存器的輸出端q通過單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路連至功率開關(guān)管vt的基極，功率開關(guān)管vt的集電極連至輸入電源uin，功率開關(guān)管vt的發(fā)射極串聯(lián)取樣電阻rs，用于檢測功率開關(guān)管vt的電流形成電流反饋信號us；
5、誤差放大器的輸出端連至pwm比較器的第一輸入端，pwm比較器的第二輸入端用于接收電流反饋信號us；
6、誤差放大器的第一輸入端用于接收參考電壓uref，誤差放大器的第二輸入端用于接收輸出電壓uo的分壓電壓作為電壓反饋信號ufb；
7、所述單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路包括施密特觸發(fā)器和反相器，其中：所述施密特觸發(fā)器用于整形輸入信號，去除噪聲和單粒子瞬態(tài)脈沖；所述反相器用于將施密特觸發(fā)器處理后的信號進行邏輯反相，以得到邏輯電平符合后續(xù)電路的要求的輸出信號。
8、在一些實施例中，所述施密特觸發(fā)器包括：第一晶體管p1、第二晶體管n1、第三晶體管p2、第四晶體管n2、第五晶體管p3和第六晶體管n3；
9、第一晶體管p1的源極連接至電源電壓vdd，柵極連至輸入端in，漏極連接到第一節(jié)點out1；第二晶體管n1的源極接地，柵極連至輸入端in，漏極連接到第一節(jié)點out1；第三晶體管p2的源極連至電源電壓vdd，柵極連接到第三節(jié)點out3，漏極連接到第二節(jié)點out2；第四晶體管n2的源極接地，柵極連接到第三節(jié)點out3，漏極連接到第二節(jié)點out2；第五晶體管p3的源極接至電源電壓vdd，柵極連接到第二節(jié)點out2，漏極連接第三節(jié)點out3；第六晶體管n3的源極接地，柵極連接第二節(jié)點out2，漏極連接第三節(jié)點out3。
10、在一些實施例中，所述施密特觸發(fā)器中，第五晶體管p3和第六晶體管n3用于增強正反饋效應(yīng)。
11、在一些實施例中，所述反相器采用cmos反相器。
12、在一些實施例中，所述反相器包括第七晶體管p4和第八晶體管n4；第七晶體管p4的源極接至電源電壓vdd，柵極連接第三節(jié)點out3，漏極連接至輸出端out；第八晶體管n4的源極接地，柵極連接第三節(jié)點out3，漏極連接至輸出端out。
13、第二方面，本發(fā)明提供一種根據(jù)前述任一項所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路的控制方法，包括：
14、時鐘發(fā)生器產(chǎn)生一個固定頻率窄脈沖，在每個pwm周期開始時使sr鎖存器置位；sr鎖存器的輸出端q輸出高電平經(jīng)過單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路后使功率開關(guān)管vt導(dǎo)通；功率開關(guān)管vt的發(fā)射極串聯(lián)一只取樣電阻rs用于檢測功率開關(guān)管vt的電流，從而形成電流反饋信號us；
15、誤差放大器接收參考電壓uref與電壓反饋信號ufb，將參考電壓uref與電壓反饋信號ufb的差增益放大得到誤差放大器的輸出信號uer；
16、pwm比較器將誤差放大器的輸出信號uer與電流反饋信號us進行比較，當(dāng)us的峰值達(dá)到uer的電壓時，pwm比較器的輸出翻轉(zhuǎn)，sr鎖存器復(fù)位，sr鎖存器的輸出端q輸出低電平經(jīng)過單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路后使功率開關(guān)管vt截止。
17、在一些實施例中，所述單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路，用于對sr鎖存器的輸出端q輸出信號進行濾波處理。
18、在一些實施例中，所述施密特觸發(fā)器具有正向閾值電壓vt+、負(fù)向閾值電壓vt-；
19、當(dāng)輸入信號電壓從低電平向高電平變化并超過正向閾值電壓vt+時，施密特觸發(fā)器輸出狀態(tài)切換，從而將輸入信號中的短暫高電平噪聲抑制；
20、當(dāng)輸入信號電壓從高電平向低電平變化且降至低于負(fù)向閾值電壓vt-時，施密特觸發(fā)器輸出狀態(tài)切換；
21、這一滯回特性形成了一個電壓窗口，使得小于回差電壓|vt+-vt-|的噪聲脈沖無法引起輸出狀態(tài)的改變。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
23、本發(fā)明提供一種抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路及其控制方法，在現(xiàn)有電流模式pwm控制電路的基礎(chǔ)上，通過引入一種單粒子瞬態(tài)脈沖過濾電路，該電路結(jié)合使用施密特觸發(fā)器和反相器，有效過濾掉由單個高能粒子引起的瞬態(tài)干擾，確保sr鎖存器及后續(xù)控制邏輯的準(zhǔn)確性。這種改進不僅有助于提高pwm控制電路在空間輻射等極端環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性，還能顯著增強整個電子系統(tǒng)的抗輻照性能，滿足航天、航空、軍事等高可靠性應(yīng)用領(lǐng)域的需求。
1.一種抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，其特征在于，包括：時鐘發(fā)生器、誤差放大器、pwm比較器、sr鎖存器和單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，其特征在于，所述施密特觸發(fā)器包括：第一晶體管p1、第二晶體管n1、第三晶體管p2、第四晶體管n2、第五晶體管p3和第六晶體管n3；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，其特征在于，所述施密特觸發(fā)器中，第五晶體管p3和第六晶體管n3用于增強正反饋效應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，其特征在于，所述反相器采用cmos反相器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，其特征在于，所述反相器包括第七晶體管p4和第八晶體管n4；第七晶體管p4的源極接至電源電壓vdd，柵極連接第三節(jié)點out3，漏極連接至輸出端out；第八晶體管n4的源極接地，柵極連接第三節(jié)點out3，漏極連接至輸出端out。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，其特征在于，所述施密特觸發(fā)器具有正向閾值電壓vt+和負(fù)向閾值電壓vt-；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路，其特征在于，所述施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓vt+和負(fù)向閾值電壓vt-，能夠通過調(diào)整晶體管的寬長比設(shè)置。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路的控制方法，其特征在于，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路的控制方法，其特征在于，所述單粒子瞬態(tài)脈沖set濾波電路，用于對sr鎖存器的輸出端q輸出信號進行濾波處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗單粒子瞬態(tài)pwm控制電路的控制方法，其特征在于，所述施密特觸發(fā)器具有正向閾值電壓vt+、負(fù)向閾值電壓vt-；