DC/DC 강압컨버터의 PWM-IC 제어기의 TID 및 SEL 실험

Abstract

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. 코발트 60 (<TEX>$^{60}Co$</TEX>) 저준위 감마발생기를 이용한 TID실험에서 방사선의 영향으로 PWM-IC의 전기적 특성중에 문턱전압과 옵셋전압이 증가되고, SEL에 적용된 4종류의 중이온 입자는 PWM-IC의 파형을 불안정하게 만든다. 또한, 입/출력관계의 파형을 SPICE 시뮬레이션 프로그램으로 관찰하였다. PWM-IC의 TID 실험은 30 Krad 까지 수행하였으며, SEL 실험을 제어보드를 구현한 후 LET(<TEX>$MeV/mg/cm^2$</TEX>)별 cross section(<TEX>$cm^2$</TEX>)으로 연구하였다. DC/DC switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltage with high efficiency. The DC/DC converter is composed of a PWM-IC (pulse width modulation-integrated circuit) controller, a MOSFET (metal-oxide semiconductor field effect transistor), inductor, capacitor, etc. It is shown that the variation of threshold voltage and the offset voltage in the electrical characteristics of PWM-IC increase by radiation effects in TID (Total Ionizing Dose) testing at the low energy <TEX>${\gamma}$</TEX> rays using <TEX>$^{60}Co$</TEX>, and 4 heavy ions applied for SEL (Single Event Latch-up) make the PWM pulse unstable. Also, the output waveform for the given input in the DC/DC converter is observed by the simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE). TID testing on PWM-IC is accomplished up to the total dose of 30 krad, and the cross section(<TEX>$cm^2$</TEX>) versus LET(<TEX>$MeV/mg/cm^2$</TEX>) in the PWM operation is studied at SEL testing after implementation of the controller board.