Рубрики
Источники питания

Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей

Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей Алексей Санкин В статье описывается электрическая сопоставимость модулей питания серии

Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей Алексей Санкин

В статье описывается электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и решения по уменьшению электрических помех, используемые в ОАО «НПП «ЭлТом».

В текущее время все большее количество разработчиков РЭА специального предназначения используют для питания аппаратуры источники питания в модульном выполнении. Это связано с неопровержимыми преимуществами данного типа преобразователей: высочайший КПД, малые габариты и низкая цена. Но значимым недочетом импульсных источников питания будет то, что они представляют собой генератор электрических помех. Кондуктивные помехи, создаваемые источником питания, могут вызывать сбои в расположенной рядом аппаратуре. В особенности животрепещуща данная неувязка в аппаратуре специального предназначения, где требуется высочайшая надежность и безотказность работы. Высочайшая частота преобразования от 100 до 500 кГц, коммутация значимых токов и возникающие при всем этом высочайшие значения dU/dt и dI/dt — все это приводит к появлению высокочастотных помех на входных выводах источника питания.

Главные цепи распространения помех снутри модуля питания показаны на рис. 1.

Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Рис. 1. Пути распространения помех

Помеха попадает на входные выводы источника питания через межобмоточную емкость силового трансформатора, емкость меж корпусом силовых ключей и основанием модуля питания, также помеха распространяется по печатным проводникам снутри модуля питания. Основными решениями по уменьшению электрических помех являются:

  1. Трассировка печатной платы источника питания с учетом помех, создаваемых силовыми элементами.
  2. Применение внутренних пассивных фильтров.
  3. Применение наружных помехоподавляющих фильтров.

1-ое решение позволяет конкретно при разработке модуля питания уменьшить электрические помехи, но тут существует одно ограничение: малые габариты печатной платы (и источника питания), также высочайшая плотность монтажа часто не позволяют разработчику уменьшить уровень помех до требуемых норм.

2-ое решение — применение внутренних пассивных фильтров — также позволяет уменьшить уровень помех. Но и тут существует ограничение. Для ослабления помех в широком спектре частот приходится использовать многозвенные фильтры с огромным количеством конденсаторов. В модуль питания инсталлируются дополнительные дроссели. Это приводит к усложнению топологии печатных плат модуля питания, повышению его габаритных размеров.

На предприятии ОАО НПП «ЭлТом» при разработке модулей питания серии МП были очень оптимизированы характеристики входного и выходного LC-фильтра, что в совокупы с правильной трассировкой печатной платы позволило уменьшить кондуктивные помехи до уровня кривой № 2 по ГОСТ В 25803-91. Графики напряжения радиопомех на входе модулей питания серии МП показаны на рис. 2.

Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Рис. 2. Уровень помех, создаваемых модулем питания серии МП0505ВО
Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Рис. 3. Уровень помех, создаваемых модулем питания серии МП103.3ВО
Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Рис. 4. Уровень помех, создаваемых модулем питания серии МП1515ВТ
Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Рис. 5. Уровень помех, создаваемых модулем питания серии МП1515ВД

Очередной принципиальной задачей по обеспечению электрической сопоставимости и надежности функционирования источника питания является защита модуля питания от импульсных помех и перенапряжений, которые появляются в первичной цепи и могут привести к отказу модуля питания. В первичной бортовой сети летательных аппаратов неизменного тока по ГОСТ 19705-89 могут появляться броски напряжения амплитудой до 80 В.

Cегодня на рынке не существует изделий с приемкой «5», совмещающих функции как угнетения электрических помех, так и защиту модулей питания от перенапряжений. За рубежом подобные изделия уже есть и интенсивно используются при построении систем питания (Interpoint FM704A, Vicor M-FIAM5). В текущее время ОАО «НПП «ЭлТом» по заказу МО РФ ведет ОКР «Епифанец 5», в рамках которого разрабатывается ряд фильтров-ограничителей (ФО) для модулей питания серии МП. ФО созданы для защиты модулей питания от перенапряжений и угнетения высокочастотных радиопомех (симметричных и несимметричных).

Главные характеристики фильтров-ограничителей (ФО) представлены в таблице 1.

Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Таблица 1

Спектр рабочих температур:

от -60 до +100 °С.

На рис. 6. показан режим ограничения. При появлении импульса перенапряжения амплитудой 80 В и продолжительностью 1 с на входе ФО устанавливается неопасное для модуля питания напряжение 36 В. Сдача работы госкомиссии — февраль 2007 года. Сопоставимость модулей питания серии МП с модулями фильтров-ограничителей (при входном напряжении 27 В) показаны в таблице 2.

Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Таблица 2
Электрическая сопоставимость модулей питания серии МП и новые модули фильтров-ограничителей
Рис. 6. Режим ограничения входного импульса перенапряжения

В текущее время вероятны поставки опытнейших образцов.