[发明专利]基于反熔丝FPGA的星载制冷机控制器内部复位电路及方法

说明书

本发明属于航天大规模数字集成电路器件的可靠性研究领域，公开了一种星载短波红外探测器组件的制冷控制系统中，反熔丝FPGA的内部复位电路及方法。针对在星载短波红外探测器组件制冷控制系统中的反熔丝FPGA在安全性与可靠性方面存在的问题，通过设计一种反熔丝FPGA的内部复位电路及方法，为星载短波红外探测器组件的制冷机控制器增加定时复位功能和温差异常复位功能，从而使星载反熔丝FPGA在发生单粒子翻转后，经过一定时间可以复位到初始状态，避免了因为反熔丝FPGA功能失效而导致的系统工作状态异常始终无法恢复，从而提高制冷机控制系统在轨运行的安全性可靠性。

技术领域

本发明属于航天大规模数字集成电路器件的可靠性研究领域，具体涉及到基于反熔丝FPGA的星载制冷机控制器内部复位电路及方法。

背景技术

星载短波红外探测器组件普遍配置了直线分置式斯特林制冷机，一般由宇航级的FPGA生成频率固定、调制度可调的SPWM波对输出到直线电机的正弦交流信号的幅值进行控制，进而通过改变直线电机活塞的行程调整输出功率的大小，使得制冷机能够快速降温，并在设定温度点保持一定的温度稳定精度。

在当今复杂电磁环境和强干扰的条件下，航空和航天装备的信号处理器件的逻辑可能产生意外翻转而产生功能失效，甚至导致系统工作状态异常，因此器件的可靠性至关重要。反熔丝型FPGA(现场可编程门阵列)因其低功耗、高可靠性、高保密性等特点，广泛应用于航空航天的电子系统中。然而一旦发生单粒子翻转，系统将处于由温控功能失效而导致的工作状态异常始终无法恢复，严重影响单机在轨运行的安全性和可靠性。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明目的是提供了基于反熔丝FPGA的星载制冷机控制器的内部复位电路及方法，以解决现有技术反熔丝FPGA功能失效而导致的系统工作状态异常始终无法恢复的问题，提高了制冷机控制系统在轨运行的安全性和可靠性。

本发明的技术解决方案是：

基于反熔丝FPGA的星载制冷机控制器内部复位电路，包括：设置在FPGA内的定时复位计数器、温差异常复位模块、三输入或门；

所述定时复位计数器的输入端接收外部复位引脚的上电异步复位信号，其输出端发送全局复位信号至制冷机驱动逻辑单元；

所述温差异常复位模块根据红外探测器制冷机杜瓦的实时温度以及设定值MW，输出同步复位信号至三输入或门的其中一个输入端；

所述三输入或门的另外两个输入端分别接收电流异常检测信号和MOSFET驱动异常检测信号。

进一步地，所述温差异常复位模块包括温差正常标识单元、温差正常计数器、温差异常计数器、温差稳定状态标识单元、温差异常复位单元；

所述温差正常标识单元将所采集的红外探测器制冷机杜瓦的实时温度和基准温度范围作比较，生成温差正常或异常的温差标识信号；

所述温差正常计数器对温差正常的温差标识信号进行计数；

所述温差异常计数器对温差异常的温差标识信号进行计数；

所述温差异常复位单元将温差异常计数器的计数值与设定值MW进行比较，并生成同步复位信号。

进一步地，所述温差异常复位单元还包括中值滤波单元，所述中值滤波单元对所采集的红外探测器制冷机杜瓦的实时温度进行滤波后再送入温差正常标识单元。

基于反熔丝FPGA的星载制冷机控制器内部复位方法，包括全局复位步骤：

1)生成同步复位信号：

将红外探测器制冷机杜瓦的实时温度与基准温度范围作比较，生成温差标识信号；对温差异常的温差标识信号进行计数；判断温差异常计数器的计数值是否大于设定值MW，若是，则生成同步复位信号；