Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



Применение ИВЭ с бестрансформаторным входом позволяет получить лучшие удельные массогабаритные характеристики, особенно при питании от сети переменного тока с частотой 50 Гц, чем традиционные ИВЭ с входным трансформатором. Например, унифицированные ИВЭ для ЭВМ [17], выполненные на основе ИГ115В, имеют удельную мощность 30-40 Вт/дм», в то время как этот показатель для традиционных блоков питания ие превышает 15- 25 Вт/дм.

3. Выбирается перспективная элементная база, которая позволит применять разработанный ряд унифицированных ИВЭ в радиокомплексах в течение 5-10 лет.

4. Разрабатываются электрические принципиальные схемы приборов унифицированного ряда ИВЭ. В их состав кроме основной схемы должны входить функциональные узлы защиты элементов ИВЭ от коротких замыканий в нагрузке, а также защиты потребителя от перенапряжений на выходе ИВЭ, элементы сигнализации и др. В некоторых случаях предусматриваются возможности повышения и понижения выходного напряжения ИВЭ, необходимые для профилактических проверок аппаратуры.

5. Выбираются размеры конструкции блоков питания на основе БНК и прогрессивная технология изготовления, рассчитанная на автоматизацию производства.

Одноканальиые унифицированные ИВЭ используются в основном для построения централизованной системы вторичного электропитания. Для децентрализованной и смешанной СЭВП необходимы унифицированные ИВЭ с более гибкой структурой построения, в которых к основным унифицированным блокам питания могут быть подключены дополнительные субблоки и модули, размещаемые непосредственно с аппаратурой, которую они питают.

Унифицированные ИВЭ для микроэлектронной и бортовой аппаратуры летательных аппаратов, работающей от сети постоянного тока с напряжением 27 В, должны обеспечивать требования ТЗ по обеспечению широкой шкалы выходных напряжений высокого качества и одновременно иметь минимальную массу и габариты, максимальный КПД. Кроме того, ИВЭ должны осуществлять дистанционное включение и отключение аппаратуры по логическим командам, например ТТЛ-уровнями. Эти требования определяют схему построения таких ИВЭ - они в основном должны быть многоканальными и выполняться по децентрализованной структуре, при которой каждый функционально законченный прибор РЭА имеет свой источник питания.

В состав современных комплексов РЭА входят различные сложные аналоговые и цифровые устройства - радиопередатчики, приемники, преобразователи информации, вычислители и т. п., для нормальной работы которых требуется широкая шкала постоянных напряжений от 2 до 30 В, гальванически развязанных друг от друга и от первичной сети электропитания, со стабильностью от 0,5-1 до 5-7%. Потребляемая мощность функциональных приборов РЭА также колеблется в широких пределах - от единиц ватт в непрерывном режиме до сотен ватт и даже киловатт в импульсном режиме работы. Кроме того, ИВЭ должны позволять проводить гибкую перестройку, связанную с необходимостью увеличения токов иагрузки или введения новых номиналов напряжений питания при модернизации аппаратуры или разработке новых комплексов. Отмеченные требования определяют сложности, которые возникают при унификации ИВЭ.




Рис, 11.2. Структурная схема четырехканального унифицированного источника питания

Одним из способов унификации бортовых ИВЭ является использование одноканальных модулей, выполненных на бескорпусных по-лупронодииковых приборах и гибридных ИМС (71).

Многоканальные бортовые ИВЭ выполняются путем набора одноканальных модулей питания на требуемую шкалу выходных напряжений и токов. Достоинством такого способа унификации является низкая стоимость и хорошая отработка изделий в процессе их производства. Основной недостаток - неизбежное увеличение массы и габаритов ИВЭ за счет неполного использования модулей по мощности. Кроме того, в маломощных модулях питания (Рц < 5 Вт) после нерегулируемого транзисторного преобразователя включен компенсационный стабилизатор непрерывного действия, на котором выделяется значительная мощность при изменении входного иапряжения от 22 до 34 В. В зависимости от условий эксплуатации для отвода теплоты требуется подключение дополнительных радиаторов, что значительно увеличивает габариты и массу устройств.

Более гибкая система унификации ИВЭ для микроэлектронной аппаратуры приведена на рис. 11.2 (151. В ее состав входят два типа уз.лов: входной транзисторный преобразователь напряжения (без трансформатора питания), к которому подключается определенное число выходных каналов, например четыре, каждый из которых заканчивается импульсным стабилизатором. Входной преобразователь иапряжения выполняется на определенную мощность; он содержит ряд вспомогательных функциональных узлов: ограничители тока включения ОТ, трансформатор и выпрямитель для цепей управления ВФ, входной фильтр Ф. Выходная силовая цепь инвертора И заканчивается транзисторами с открытым коллектором.

Трансформаторы питания, осуществляющие гальваническую развязку выходных напряжений друг от друга и от иапряжения первичной сети, размещаются в выходных каналах, содержащих также выпрямитель со сглаживающим фильтром и импульсный стабилизатор ИС, рассчитанный на определенный уровень выходного напряжения и ток нагрузки. К одному преобразователю ПН могут быть подключены несколько выходных каналов, суммарная мощность которых не превышает установленной мощности преобразователя. Импульсные стабилизаторы должны позволять их параллельное соединение для увеличения тока нагрузки и последовательное Соединение для увеличения выходного напряжения.




-{jD-

Рис. 11.3. Структурная схема источника питания нз унифицированных модулей

Гибкая перестройка унифицированных ИВЭ такого типа может быть реализована только за счет подключения дополнительных стабилизаторов напряжения (непрерывных или импульсных), устанавливаемых в блоке питания или непосредственно в аппаратуре, которую он питает. Хотя использование импульсных стабилизаторов существенно повышает КПД таких унифицированных ИВЭ, но качество выходных напряжений не всегда удовлетворяет предъявляемым требованиям, а режим работы преобразователя, работающего при широких пределах изменения входного напряжения питания не может быть оптимальным. Кроме того, унифицированные ИВЭ такого типа с фиксированным числом выходных каналов также снижают возможности их применения без увеличения массы и габаритов аппаратуры.

Более перспективной является система построения бортовых ИВЭ из унифицированных функциональных модулей, число типов которых должно быть минимальным. Анализ технических требований, предъявляемых к такого вида ИВЭ, а также накопленный опыт разработки [35, 40, 41, 61] показывают, что достаточно иметь несколько типов унифицированных основных и вспомогательных модулей, чтобы проектировать многоканальные источники питания с высокими массогабаритными и энергетическими характеристиками.

На рис. 11.3 приведена структурная схема, поясняющая принцип функционально-узлового метода проектирования ИВЭ из унифицированных модулей питания*. В состав КВЭ входят два типа основных модулей: стабилизирующие преобразователи (модули типа СП), выполненные без выходного трансформатора, и модули с выходным трансформатором; выпрямители со стабилизаторами непрерывного действия (модули типа СН) и выпрямители с фильтрами (модули типа ВФ), а также два типа вспомогательных модулей - ограничитель тока ОТ и модуль управления и контроля УК, подключение которых показано пунктирной линией. Основные модули питания СП, СН или ВФ всегда входят в состав блока питания, а вспомогательные модули подключаются в зависимости от предъявляемых требований к системе и источникам вторичного электропитания.

Частота в модулях стабилизирующих преобразователей выбирается максимальной, которую позволяют реализовать силовые транзисторы и диоды, например 100 кГц. С целью повышения КПД и уменьшения массы приборов модули преобразователей выполняются на определенный диапазон выходной мощности. В качестве

Модули питания разработаны совместно с В. В. Захаровым.:



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 [149] 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189


0.0108