摘要 ：本文系統(tǒng)性地分析了國科安芯推出的ASP4644芯片在雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)中的適配性與性能表現(xiàn)。首先概述了該芯片的技術(shù)特性，包括電氣性能、保護(hù)功能及國產(chǎn)化優(yōu)勢；然后通過詳細(xì)的性能測試數(shù)據(jù)（如管腳對(duì)地電壓測試、紋波測試、效率測試等）進(jìn)行分析；接著結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，探討其在動(dòng)態(tài)響應(yīng)、可靠性及復(fù)雜環(huán)境下的表現(xiàn)。文獻(xiàn)綜述部分還對(duì)競品芯片進(jìn)行了對(duì)比分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了ASP4644芯片的技術(shù)優(yōu)勢。本文旨在為相關(guān)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)和選型提供參考依據(jù)，推動(dòng)國產(chǎn)高性能芯片在關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用。

引言

隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高性能FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）的需求日益增長。FPGA作為雷達(dá)信號(hào)處理的核心器件，其供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和高效性直接影響到整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。在這樣的背景下，國科安芯推出的ASP4644芯片作為一種高集成度、多通道的DC/DC降壓穩(wěn)壓器，憑借其優(yōu)異的電氣性能和可靠性，在雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)中展現(xiàn)出了良好的適配性和應(yīng)用潛力。

本文旨在通過分析ASP4644芯片的技術(shù)特性，并結(jié)合其在實(shí)際應(yīng)用中的測試數(shù)據(jù)和性能表現(xiàn)，探討其在雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)中的適配性，并對(duì)其性能進(jìn)行全面評(píng)估，以期為相關(guān)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)和選型提供參考依據(jù)。

一、ASP4644芯片概述

（一）芯片基本特性

ASP4644是一款四通道DCDC降壓型穩(wěn)壓器，支持4V至15V的寬輸入電壓范圍，每個(gè)通道可輸出高達(dá)4A的電流，通過并聯(lián)使用最高可提供16A的輸出電流能力。芯片采用BGA封裝形式，具備體積小、集成度高的特點(diǎn)。其輸出電壓可在0.6V至5V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，能夠滿足多種電子器件的供電需求。

（二）保護(hù)與功能特性

ASP4644芯片內(nèi)置了過流、過溫、短路保護(hù)以及輸出跟蹤功能。這些保護(hù)機(jī)制能夠有效提升芯片在復(fù)雜工作環(huán)境下的可靠性，減少因異常工況導(dǎo)致的損壞風(fēng)險(xiǎn)，保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，芯片還具備良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，能夠在負(fù)載電流突變時(shí)快速穩(wěn)定輸出電壓，這對(duì)于需要快速響應(yīng)的雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)至關(guān)重要。

（三）國產(chǎn)化與自主可控優(yōu)勢

根據(jù)工業(yè)和信息化部電子第五研究所出具的評(píng)估報(bào)告，ASP4644芯片的自主可控等級(jí)達(dá)到了C級(jí)。這表明該芯片在關(guān)鍵原材料和零部件的供應(yīng)上具有較高的自主性，減少了對(duì)國外供應(yīng)商的依賴，符合我國電子元器件自主可控的發(fā)展戰(zhàn)略，為國產(chǎn)高端裝備的供應(yīng)鏈安全提供了有力保障。

二、ASP4644芯片的性能測試分析

（一）電氣性能測試

管腳對(duì)地OS電壓測試 在測試過程中，使用萬用表對(duì)芯片的各個(gè)管腳進(jìn)行了開路短路測試。測試結(jié)果顯示，所有管腳的OS電壓均在0.3V至0.8V的正常范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)異常開路和短路情況。這表明芯片的引腳電性能良好，與測試系統(tǒng)連接正常，為后續(xù)的性能測試奠定了基礎(chǔ)。

功能驗(yàn)證 在功能驗(yàn)證環(huán)節(jié)，將ASP4644芯片板載于穩(wěn)壓電源和電子負(fù)載儀之間，通過逐個(gè)使能電源模塊的RUN引腳，觀察芯片的工作情況。測試數(shù)據(jù)表明，在不同的使能組合下，芯片能夠正常輸出相應(yīng)的電壓，且輸入電流和輸出電壓值符合預(yù)期，證明了芯片的基本功能正常，能夠滿足板載運(yùn)行的要求。

電源紋波測試 電源紋波是衡量DCDC電源輸出質(zhì)量的重要指標(biāo)。測試中，在不同的輸入電壓（5V和12V）和負(fù)載條件下，使用示波器測量了芯片輸出電壓的紋波。測試結(jié)果顯示，ASP4644芯片在各種工況下的紋波均控制在較低水平，例如在Vin=12V、Vout=0.6V、空載條件下，紋波僅為5.17mV，遠(yuǎn)低于一些競品芯片的測試數(shù)據(jù)。這表明芯片能夠提供較為純凈的電源輸出，有助于提高雷達(dá)FPGA等敏感電子器件的工作穩(wěn)定性。

芯片效率、負(fù)載調(diào)整率與線性調(diào)整率測試 芯片效率反映了輸入功率轉(zhuǎn)化為輸出功率的效率，負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率則分別反映了電源在負(fù)載變化和輸入電壓變化時(shí)維持輸出電壓穩(wěn)定的能力。測試數(shù)據(jù)表明，ASP4644芯片在不同輸出電壓和負(fù)載條件下均展現(xiàn)出了較高的效率、較低的負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率。例如，在VOUT=1.2V、輸入電壓為12V、負(fù)載電流在0.5A至4A之間變化時(shí)，負(fù)載調(diào)整率僅為0.42%，線性調(diào)整率更是低至0.00%。這表明芯片能夠在較寬的負(fù)載和輸入電壓范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的輸出電壓，為雷達(dá)FPGA供電提供了可靠的保障。

輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載測試 為了模擬雷達(dá)FPGA在實(shí)際工作中可能出現(xiàn)的負(fù)載電流突變情況，對(duì)ASP4644芯片進(jìn)行了輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載測試。測試結(jié)果顯示，在負(fù)載電流以1A/μs的速率在3A至4A之間突變時(shí)，芯片的輸出電壓能夠迅速恢復(fù)穩(wěn)定，展現(xiàn)出良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。這對(duì)于需要快速處理大量數(shù)據(jù)的雷達(dá)FPGA系統(tǒng)來說，是一個(gè)重要的優(yōu)勢。

靜態(tài)電流與關(guān)斷電流測試 靜態(tài)電流和關(guān)斷電流是衡量電源芯片在低功耗模式下性能的關(guān)鍵指標(biāo)。測試數(shù)據(jù)顯示，ASP4644芯片在不同輸入電壓下的靜態(tài)電流和關(guān)斷電流均處于較低水平。例如，在VIN=5V時(shí)，靜態(tài)電流僅為70.2mA，關(guān)斷電流為1701μA。這表明芯片在非工作狀態(tài)下的能耗較低，有助于提高整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的能源利用效率。

啟動(dòng)時(shí)序測試 通過示波器測量了芯片在不同輸入電壓和負(fù)載條件下的啟動(dòng)時(shí)序，包括輸入電流、RUN引腳電壓、輸出電壓以及PGOOD（電源良好）信號(hào)的上升沿時(shí)間和波形。測試結(jié)果表明，芯片的啟動(dòng)過程平穩(wěn)，輸出電壓上升沿時(shí)間符合設(shè)計(jì)要求，能夠確保雷達(dá)FPGA等負(fù)載器件的安全啟動(dòng)。

（二）環(huán)境適應(yīng)性測試

高溫測試 在高溫環(huán)境下，芯片的性能和可靠性面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。測試中，將ASP4644芯片置于可程式快速溫變濕熱試驗(yàn)箱中，模擬了從常溫到125℃的高溫環(huán)境。在不同溫度點(diǎn)下，對(duì)芯片的輸入輸出電壓、電流以及溫升情況進(jìn)行了詳細(xì)測量。測試結(jié)果顯示，芯片在高溫環(huán)境下的工作性能穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常情況。當(dāng)溫度達(dá)到105℃至110℃之間時(shí)，芯片的過溫保護(hù)機(jī)制啟動(dòng)，能夠有效防止芯片因過熱而損壞。一旦溫度降至設(shè)定閾值以下，芯片能夠自動(dòng)恢復(fù)正常工作。

低溫測試 低溫測試旨在驗(yàn)證芯片在寒冷環(huán)境下的啟動(dòng)和運(yùn)行能力。測試過程中，將芯片從常溫逐步降溫至-55℃，并在不同溫度點(diǎn)進(jìn)行性能測試和冷啟動(dòng)測試。結(jié)果表明，芯片在低溫條件下仍能正常啟動(dòng)和關(guān)斷，各項(xiàng)參數(shù)無明顯異常，證明了其在寬溫度范圍內(nèi)的可靠性和穩(wěn)定性。

（三）抗輻照性能測試

重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn) ASP4644S2B型芯片接受了單粒子試驗(yàn)，試驗(yàn)依據(jù)QJ10005A-2018《宇航用半導(dǎo)體器件重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)指南》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在LET值為37.4MeV·cm2/mg、注量8.3×10?ion/cm2的Ge離子輻照下，芯片未發(fā)生單粒子鎖定或單粒子燒毀現(xiàn)象，單粒子燒毀、單粒子鎖定LET閾值大于37.4MeV·cm2/mg。這表明芯片在抗單粒子效應(yīng)方面具有較高的可靠性，能夠滿足商業(yè)航天級(jí)應(yīng)用的要求。

質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗(yàn) 為進(jìn)一步評(píng)估芯片在質(zhì)子輻照環(huán)境下的性能，進(jìn)行了質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)。試驗(yàn)采用100MeV的質(zhì)子束，注量率為1e7，總注量為1e10。試驗(yàn)結(jié)果顯示，芯片在輻照后功能正常，未出現(xiàn)單粒子效應(yīng)，判定為合格。這進(jìn)一步證明了芯片在抗輻照方面的優(yōu)異性能，拓寬了其在不同應(yīng)用場景下的適用性。

總劑量效應(yīng)試驗(yàn) 總劑量效應(yīng)是衡量電子器件在長期輻照環(huán)境下性能退化的重要指標(biāo)。ASP4644S2B型芯片在鈷60γ射線源下接受了總劑量效應(yīng)試驗(yàn)。試驗(yàn)劑量率為25rad(Si)/s，總劑量達(dá)到125krad(Si)。測試結(jié)果顯示，芯片在輻照前后的電參數(shù)和功能均保持正常，未出現(xiàn)明顯的性能退化或失效情況。這表明芯片具備較強(qiáng)的抗總劑量輻照能力，能夠適應(yīng)長期的輻照環(huán)境，為雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供了有力保障。

三、ASP4644芯片在雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)中的適配性探討

（一）供電需求匹配

雷達(dá)FPGA通常對(duì)供電電源有較高的要求，包括多路電源輸入、精確的電壓調(diào)節(jié)、快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及低紋波等。ASP4644芯片的四通道降壓穩(wěn)壓器架構(gòu)能夠靈活地滿足這些需求。通過對(duì)每個(gè)通道的輸出電壓進(jìn)行獨(dú)立配置，可以為FPGA的不同功能模塊提供精準(zhǔn)的供電電壓，如核心邏輯模塊、存儲(chǔ)模塊、接口模塊等。同時(shí)，芯片的高效率和低紋波特性有助于減少電源噪聲對(duì)FPGA信號(hào)處理性能的影響，提高系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

（二）動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力

在雷達(dá)系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA需要頻繁地處理高速信號(hào)和執(zhí)行復(fù)雜的算法運(yùn)算，這會(huì)導(dǎo)致其負(fù)載電流快速變化。ASP4644芯片展現(xiàn)出的優(yōu)異動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)能力能夠及時(shí)跟蹤這些電流變化，并迅速調(diào)整輸出電壓，確保FPGA在動(dòng)態(tài)工況下穩(wěn)定運(yùn)行。例如，在負(fù)載電流從3A突變到4A再回到3A的過程中，芯片能夠在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)輸出電壓的穩(wěn)定，避免了因電壓波動(dòng)導(dǎo)致的FPGA工作異常。

（三）可靠性保障

雷達(dá)系統(tǒng)通常需要在各種惡劣環(huán)境條件下長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性要求極高。ASP4644芯片具備過流、過溫、短路等多種保護(hù)功能，能夠在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)采取措施，保護(hù)芯片自身和下游負(fù)載的安全。此外，芯片在高溫、低溫以及抗輻照等環(huán)境適應(yīng)性測試中的出色表現(xiàn)進(jìn)一步證明了其可靠性，使其能夠適應(yīng)雷達(dá)系統(tǒng)在不同應(yīng)用場景下的苛刻要求。

（四）國產(chǎn)化替代優(yōu)勢

在當(dāng)前國際形勢下，實(shí)現(xiàn)電子元器件的國產(chǎn)化替代對(duì)于保障我國國防安全和關(guān)鍵技術(shù)自主可控具有重要意義。ASP4644芯片的高自主可控等級(jí)意味著其在原材料供應(yīng)、生產(chǎn)工藝等方面對(duì)國外依賴程度較低，能夠有效降低因國外技術(shù)封鎖或供應(yīng)中斷帶來的風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)于我國雷達(dá)系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域的裝備國產(chǎn)化推進(jìn)具有積極的推動(dòng)作用，有助于構(gòu)建更加安全、穩(wěn)定的國產(chǎn)供應(yīng)鏈體系。

四、實(shí)際應(yīng)用案例分析

（一）在軌應(yīng)用表現(xiàn)

ASP4644S2B芯片在地質(zhì)遙感智能小衛(wèi)星TY29（"天儀29星"）和光學(xué)遙感衛(wèi)星TY35（"天儀35星"）中搭載使用。自2025年5月發(fā)射入軌以來，芯片在太空環(huán)境下運(yùn)行正常，供電穩(wěn)定，功能和性能滿足衛(wèi)星在軌應(yīng)用的需求。這一實(shí)際應(yīng)用案例充分驗(yàn)證了芯片在復(fù)雜空間環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性，為其在雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)等其他高端應(yīng)用領(lǐng)域的推廣提供了有力的實(shí)踐依據(jù)。

（二）與其他系統(tǒng)的集成應(yīng)用

除了在衛(wèi)星領(lǐng)域的應(yīng)用，ASP4644芯片還具有良好的通用性和擴(kuò)展性，能夠與多種雷達(dá)系統(tǒng)以及其他電子設(shè)備進(jìn)行集成。例如，在地面雷達(dá)基站的升級(jí)改造中，采用ASP4644芯片作為FPGA的供電電源，可實(shí)現(xiàn)電源模塊的小型化和高效化，同時(shí)降低系統(tǒng)的能耗和散熱需求。這不僅提高雷達(dá)系統(tǒng)的整體性能，還為系統(tǒng)的后續(xù)維護(hù)和升級(jí)帶來了便利。

五、性能對(duì)比與綜合評(píng)估

（一）與競品芯片的對(duì)比

通過對(duì)ASP4644芯片與市場上其他同類競品芯片的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)其在多個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上具有明顯優(yōu)勢。例如，在相同測試條件下，與LTM4644等競品相比，ASP4644芯片在電源紋波、效率、負(fù)載調(diào)整率等重要電氣性能方面表現(xiàn)出色。此外，在環(huán)境適應(yīng)性和抗輻照能力方面，ASP4644芯片也展現(xiàn)出了較強(qiáng)的競爭實(shí)力，能夠滿足更廣泛的應(yīng)用需求。

（二）綜合性能評(píng)估

綜合考慮ASP4644芯片的電氣性能、環(huán)境適應(yīng)性、抗輻照能力以及國產(chǎn)化替代優(yōu)勢等因素，可以得出結(jié)論：該芯片在雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)中具有良好的適配性和卓越的性能表現(xiàn)。其不僅能夠滿足雷達(dá)FPGA對(duì)供電電源在精度、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面的要求，還能夠在復(fù)雜的環(huán)境條件下保持可靠運(yùn)行，同時(shí)為我國電子裝備的國產(chǎn)化進(jìn)程提供了有力支持。因此，在同等條件下，ASP4644芯片可作為雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)的優(yōu)選方案之一。

六、結(jié)論與展望

ASP4644芯片憑借其多通道、高效率、低紋波、高可靠性以及良好的環(huán)境適應(yīng)性和抗輻照能力，在雷達(dá)FPGA供電系統(tǒng)中展現(xiàn)出了優(yōu)異的適配性和性能表現(xiàn)。通過詳細(xì)的性能測試分析和實(shí)際應(yīng)用案例驗(yàn)證，該芯片能夠滿足雷達(dá)FPGA對(duì)供電電源的嚴(yán)格要求，并在保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，其國產(chǎn)化優(yōu)勢也為我國相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)自主可控提供了有力保障。

隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展和國產(chǎn)化進(jìn)程的深入推進(jìn)，ASP4644芯片及其后續(xù)改進(jìn)型號(hào)有望在更多類型的雷達(dá)系統(tǒng)以及其他高端裝備中得到廣泛應(yīng)用。未來，隨著芯片制造工藝的不斷進(jìn)步和設(shè)計(jì)優(yōu)化的持續(xù)深入，預(yù)計(jì)ASP4644芯片系列將在性能、集成度、成本控制等方面取得更大的突破，為我國電子信息產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。