一种单粒子效应防护装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单粒子效应防护装置及方法，涉及CMOS图像传感器单粒子效应防护技术领域，该装置包括控制器以及一个或者多个线性稳压电源；控制器的第一输入端与每个线性稳压电源的电流反馈信号输出端均连接；控制器的电源使能控制信号输出端与每个线性稳压电源的使能输入端连接；控制器的第二输入端与CMOS图像传感器的图像数据输出端连接；控制器的工作指令输出端与CMOS图像传感器的指令输入端连接；CMOS图像传感器的电源输入端与每个线性稳压电源连接，且控制器内置有动态刷新控制程序和/或电流监控超限断电控制程序。应用本发明专利技术，实现了空间相机CMOS图像传感器单粒子效应的高可靠、高灵活性的防护。高灵活性的防护。高灵活性的防护。

【技术实现步骤摘要】
一种单粒子效应防护装置及方法


[0001]本专利技术涉及CMOS图像传感器单粒子效应防护
，特别是涉及一种空间相机CMOS图像传感器的单粒子效应防护装置及方法。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器因功耗低、质量轻、体积小、集成度高、外围电路简单等优点，在空间成像领域(如空间遥感成像相机、星敏感器、太阳敏感器等)正逐步取代原有的CCD(Charge Coupled Device)光电器件。
[0003]将CMOS图像传感器应用于空间环境，面临的首要问题是空间带电粒子的辐射危害，尤其是高能重离子辐照引起的单粒子翻转和单粒子锁定效应。如果不采取有效的防护措施，轻则造成器件工作异常或中断，影响设备正常工作，重则导致器件烧毁，造成设备永久损坏。
[0004]常规的单粒子锁定防护方法为在器件的电源输入端串接限流电阻或限流器件。使用串接限流电阻的方法对CMOS图像传感器进行单粒子锁定防护，存在以下缺点：1.限流电阻的阻值难于确定，过小起不到防护作用，过大会影响器件正常工作，因为限流电阻上的电压降会降低器件供电输入端上的电压，且变化的电流会使供电输入端上的电压不稳定，这对要求低纹波供电的图像传感器尤为致命；2.限流电阻一经选定在轨不可更改，如果阻值选用不当，会导致在轨出现保护过度或保护无效的情况，严重影响正常功能或安全性；3.不具有及时的自恢复能力，需外部干预对器件断电后重新加电，才能恢复正常工作，使工作任务受到严重影响。使用串接限流器件的方法对CMOS图像传感器进行单粒子锁定防护的主要缺点是：1.在轨不可更改，如果器件限流参数选用不当，会导致在轨出现保护过度或保护无效的情况，严重影响正常功能或安全性；2.不具有及时的自恢复能力，需外部干预对器件断电后重新加电，才能恢复正常工作，使工作任务受到严重影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种单粒子效应防护装置及方法，以达到空间相机CMOS图像传感器单粒子效应的高可靠、高灵活性防护的目的。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种单粒子效应防护装置，应用于CMOS图像传感器，所述单粒子效应防护装置包括控制器以及由一个或者多个线性稳压电源组成的线性稳压电源组；
[0008]所述控制器的第一输入端与每个所述线性稳压电源的电流反馈信号输出端均连接；所述控制器的电源使能控制信号输出端与每个所述线性稳压电源的使能输入端连接；所述控制器的第二输入端与所述CMOS图像传感器的图像数据输出端连接；所述控制器的工作指令输出端与所述CMOS图像传感器的指令输入端连接；所述CMOS图像传感器的电源输入端还与每个所述线性稳压电源的电压输出端连接以实现所述线性稳压电源对所述CMOS图像传感器的供电功能；
[0009]其中，所述工作指令为数据配置控制指令；所述数据配置控制指令是根据所述控制器内置的动态刷新控制程序确定的；所述动态刷新控制程序为周期性地对所述CMOS图像传感器进行复位操作和寄存器参数重新配置的控制程序；所述寄存器设置在所述CMOS图像传感器内部。
[0010]所述控制器包括：
[0011]工作时间获取模块，用于获取当前阶段控制器的工作时间，
[0012]第一判断模块，用于判断所述工作时间是否小于设定时间阈值，得到第一判断结果，
[0013]工作参数重新配置模块，用于当所述第一判断结果表示所述工作时间不小于所述设定时间阈值时，将数据配置控制指令输入到CMOS图像传感器以控制所述CMOS图像传感器先进行复位操作然后对寄存器进行配置数据写入操作，并当所述CMOS图像传感器执行所述数据配置控制指令后，开始获取下一阶段控制器的工作时间，并返回第一判断模块，
[0014]第一返回模块，用于当所述第一判断结果表示所述工作时间小于所述设定时间阈值时，返回第一判断模块。
[0015]其中，所述控制器输出的电源使能控制信号是根据所述控制器内置的电流监控超限断电控制程序确定的；所述电流监控超限断电控制程序为将获取的每个线性稳压电源的电流值与超限电流阈值区间进行比较，并根据比较结果输出电源使能控制信号的控制程序。
[0016]可选的，所述控制器还包括：
[0017]电流反馈信号获取模块，用于获取各线性稳压电源的电流反馈信号，
[0018]第二判断模块，用于依次判断每个所述电流反馈信号中的电流值是否超过电流阈值，得到第二判断结果，
[0019]电源控制模块，用于当所述第二判断结果表示一个或多个所述电流值连续多次超过所述电流阈值时，将电源使能控制信号中的禁能信号输入到所述线性稳压电源中以对CMOS图像传感器进行有序断电，并当断电后的所述CMOS图像传感器经过自恢复时间间隔后，将电源使能控制信号中的加电信号输入到所述线性稳压电源以控制各所述线性稳压电源对所述CMOS图像传感器进行有序加电，并返回电流反馈信号获取模块，
[0020]第二返回模块，用于当所述第二判断结果表示所述电流值未连续多次超过所述电流阈值时，返回第二判断模块。
[0021]可选的，还包括转换模块；所述转换模块包括多通道运放器和多通道A/D转换器；
[0022]所述控制器的第一输入端依次通过所述多通道A/D转换器和所述多通道运放器与每个所述线性稳压电源的电流反馈信号输出端均连接；
[0023]所述控制器的时序控制信号输出端还与所述多通道A/D转换器连接以控制所述多通道A/D转换器的工作时序。
[0024]可选的，不同的所述线性稳压电源提供不同的供电电压，且一个所述线性稳压电源对应一种所述供电电压。
[0025]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0026]一种单粒子效应防护方法，包括：
[0027]获取当前阶段控制器的工作时间；
[0028]判断所述工作时间是否小于设定时间阈值，得到第一判断结果；
[0029]若所述第一判断结果表示所述工作时间不小于所述设定时间阈值，则将数据配置控制指令输入到CMOS图像传感器以控制所述CMOS图像传感器先进行复位操作然后对寄存器进行配置数据写入操作，并当所述CMOS图像传感器执行所述数据配置控制指令后，开始获取下一阶段控制器的工作时间，并返回判断所述工作时间是否小于设定时间阈值，得到第一判断结果的步骤；
[0030]若所述第一判断结果表示所述工作时间小于所述设定时间阈值，则返回判断所述工作时间是否小于设定时间阈值，得到第一判断结果的步骤。
[0031]可选的，所述方法还包括：
[0032]当在判断阶段接收到拍照指令时，将CMOS曝光控制信号输入到CMOS图像传感器以获取CMOS图像传感器输出的图像数据；
[0033]当在控制指令执行阶段接收到拍照指令时，在控制指令执行结束后将CMOS曝光控制信号输入到CMOS图像传感器以获取CMOS图像传感器输出的图像数据；
[0034]所述判断阶段为判断所述工作时间是否小于设定时间阈值，得到第一判断结果的阶段；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单粒子效应防护装置，其特征在于，所述单粒子效应防护装置应用于CMOS图像传感器，所述单粒子效应防护装置包括控制器以及由一个或者多个线性稳压电源组成的线性稳压电源组；所述控制器的第一输入端与每个所述线性稳压电源的电流反馈信号输出端均连接；所述控制器的电源使能控制信号输出端与每个所述线性稳压电源的使能输入端连接；所述控制器的第二输入端与所述CMOS图像传感器的图像数据输出端连接；所述控制器的工作指令输出端与所述CMOS图像传感器的指令输入端连接；所述CMOS图像传感器的电源输入端还与每个所述线性稳压电源的电压输出端连接以实现所述线性稳压电源对所述CMOS图像传感器的供电功能；其中，所述工作指令为数据配置控制指令；所述控制器包括：工作时间获取模块，用于获取当前阶段控制器的工作时间，第一判断模块，用于判断所述工作时间是否小于设定时间阈值，得到第一判断结果，工作参数重新配置模块，用于当所述第一判断结果表示所述工作时间不小于所述设定时间阈值时，将数据配置控制指令输入到CMOS图像传感器以控制所述CMOS图像传感器先进行复位操作然后对寄存器进行配置数据写入操作，并当所述CMOS图像传感器执行所述数据配置控制指令后，开始获取下一阶段控制器的工作时间，并返回第一判断模块，第一返回模块，用于当所述第一判断结果表示所述工作时间小于所述设定时间阈值时，返回第一判断模块。2.根据权利要求1所述的一种单粒子效应防护装置，其特征在于，所述控制器还包括：电流反馈信号获取模块，用于获取各线性稳压电源的电流反馈信号，第二判断模块，用于依次判断每个所述电流反馈信号中的电流值是否超过电流阈值，得到第二判断结果，电源控制模块，用于当所述第二判断结果表示一个或多个所述电流值连续多次超过所述电流阈值时，将电源使能控制信号中的禁能信号输入到所述线性稳压电源中以对CMOS图像传感器进行有序断电，并当断电后的所述CMOS图像传感器经过自恢复时间间隔后，将电源使能控制信号中的加电信号输入到所述线性稳压电源以控制各所述线性稳压电源对所述CMOS图像传感器进行有序加电，并返回电流反馈信号获取模块，第二返回模块，用于当所述第二判断结果表示所述电流值未连续多次超过所述电流阈值时，返回第二判断模块。3.根据权利要求1所述的一种单粒子效应防护装置，其特征在于，还包括转换模块；所述转换模块包括多通道运放器和多通道A/D转换器；所述控制器的第一输入端依次通过所述多通道A/D转换器和所述多通道运放器与每个所述线性稳压电源的电流反馈信号输出端均连接；所述控制器的时序控制信号输出端还与所述多通道A/D转换器连接以控制所述多通道A/D转换器的工作时序。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光林，周黎，余国彬，刘恩海，周向东，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：