Использование стандартных DC/DC- и AC/DC-преобразователей, а также других дополнительных модулей (фильтров помех, корректоров мощности и пр.) позволяет создавать разнообразные блоки питания на базе модульной архитектуры.
Французская компания GAIA Converter, созданная в начале 1990 г.г., в основу концепции построения универсальных блоков питания положила принцип модульной архитектуры, что во многом упрощает процесс разработки сложных блоков питания для разных приложений.
Модульные блоки питания и высоконадежные DC/DС-преобразователи компании Gaia Converter предназначены для эксплуатации в жестких условиях окружающей среды. Это аппаратура для гражданской и военной авиации, наземной и морской военной техники, а также промышленное оборудование, медицинская техника и системы связи [1-5].
Рис. 1. Продукция компании GAIA Converter
Высокая надежность изделий компании достигается благодаря схемотехническим, технологическим и конструктивным решениям, а также благодаря автоматизации процесса сборки, тестированию и отбору изделий.
Продукция компании GAIA Converter содержит тысячи модификаций DC/DC- и АC/DC-преобразователей, а также разнообразных входных модулей, способных удовлетворить требования придирчивых заказчиков (рис. 1). Изделия подразделяются на две категории. Для промышленных и высоконадежных приложений, имеющие, соответственно, обозначение Industrial (I) или Hi-rel (M) Grade (табл. 1, 2). Модули имеют широкий диапазон входных напряжений от 4.5 до 480 В и один, два или три выходных канала. Входные модули имеют встроенные функции защиты от переходных процессов, содержат фильтры электромагнитных помех, а также обеспечивают защиту от провалов входного напряжения. Изделия для высоконадежных приложений отличаются расширенным диапазоном рабочих температур (-40…105 °С), меньшими пульсациями выходного напряжения и лучшей стабильностью выходных параметров.
Таблица 1. Сравнительные параметры продукции в зависимости от категории исполнения
Параметр |
Высоконадежные |
Промышленные |
|
Область применения |
Авиация, военные приложения, транспорт |
Транспорт, промышленное оборудование |
|
КПД, % |
83…92 |
80…87 |
|
Погрешность установки вых. напряжения, % |
±2 |
||
Уровень выходных шумов и пульсаций, п-п, мВ |
3.3/5В |
40 |
50 |
12 В |
50 |
100 |
|
15/24 В |
60 |
150 |
|
Прочность изоляции, В |
1500 |
||
Сопротивление изоляции, МОм |
100 |
||
Диапазон рабочих температур (корпуса), °С |
-40…105 |
-40…95 |
К источникам питания для военного оборудования предъявляются жесткие требования. Это защита от пропаданий до нуля и скачков входного напряжения, возникающих при переходных процессах, защита от электромагнитного излучения, а также высокая надежность при эксплуатации в жестких условиях окружающей среды и др. Поэтому большинство источников питания разработано с учетом этих и других специфических требований.
Многие известные компании используют блоки питания компании GAIA Converter в своих изделиях. Это Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer, Dassault в гражданской авиации и аэрокосмической сфере; в военной авиации – M2000, Rafale, Typhoon, JAS39, Tornado, F-16 Falcon, F/A-22 Raptor, F-35 JSF, AWACS, Nimrod MR4A, P3C Orion; Eurocopter в гражданских и военных вертолетах; в танках – Leclerc/Leopard; ракетах – MILAN, Eryx; в торпедах и беспилотных летательных аппаратах; кораблях военно-морского флота, на транспорте и пр.
Блоки питания компании широко используются в промышленной сфере. Это оборудование электроснабжения, системы контроля окружающей среды и сейсмоактивности, устройства гидролокации, нефтегазодобывающее оборудование и др. Высоконадежные (Hi-rel) DC/DC-преобразователи MGDD-60 мощностью 60 Вт изготавливаются в металлическом корпусе и ориентированы на применение в системах с распределенной архитектурой электропитания, в которых входное напряжение изменяется в широком диапазоне (от 12 до 160 В), и, кроме того, которые отличаются кратковременными пропаданиями и скачками входного напряжения.
Основные параметры модификаций преобразователей MGDD-60 даны в табл. 3. Структура преобразователя MGDD-60 приведена на рис. 2.
Их отличительные особенности – повышенный уровень входного напряжения и два выхода с возможностью синхронизации от внешнего сигнала, предусмотрено также дистанционное вкл./выкл. Для увеличения выходного напряжения допускается последовательное соединение выходов преобразователей, а для повышения выходной мощности – параллельное.
Рис. 2. Структура преобразователя MGDD-60
Кроме того, предусмотрена защита от снижения входного напряжения ниже допустимого уровня, перенапряжения на входе и выходе, перегрузки и перегрева. Наличие функции «мягкого» старта позволяет ограничить уровень входного и выходного тока при включении преобразователей.
Предусмотрена также возможность регулировки выходного напряжения c использованием внешнего резистора, который подключается к специально предназначенным выводам.
Преобразователи содержат входной LC-фильтр. Для увеличения емкости конденсатора этого фильтра за счет подключения внешнего конденсатора предусмотрен дополнительный вывод.
Высокотемпературные (Hi-Temp) DC/DC-преобразователи серии HTPS-15 мощностью 15 Вт изготавливаются в металлическом корпусе (рис. 3) и ориентированы, главным образом, на применение в оборудовании для бурения скважин. Основные параметры модификаций DC/DC-преобразователей HTPS-15 даны в табл. 4.
Рис. 3. DC/DC-преобразователь HTPS-15
Таблица 2. DC/DC-преобразователи компании Gaia Converter
Тип |
Габаритные размеры, мм |
Мощность, Вт | Исполнение | Входное напряжение, В |
Число выходов |
MGDxx-04 |
38.1×19.05 |
4 | M/I | 4.5-5.5, 18-36, 9-36, 16-40, 36-140 |
1/2/3 |
MGDDx-08 |
25.4×19.05 |
8 | M | 4.5-33, 9-60 |
2 |
MGDxx-10 |
25.4×38.2 |
10 | M/I | 4.5-5.5,18-36, 4.7-16, 9-36, 16-40, 36-140 |
1/2/3 |
MGDSx-18 |
18 |
M/I | 4.5-5.5, 4.7-16, 9-36, 16-40, 36-140 |
1 |
|
MGDxx-20 |
50.8×50.8 |
20 | M/I | 4.5-5.5, 18-36, 4.7-16, 9-36, 16-40, 36-140 |
1/2/3 |
MGDDx-20 |
25.4×38.2 |
20 | M/I | 12-160 |
2 |
MGDD-21 |
25.4×31.75 |
20 | M | 4.5-33, 9-60 |
2 |
MGDxx-25 |
50.8×50.8 |
25 | M/I | 9-36, 16-40, 18-75 | 1/2/3 |
MGDSx-26 |
26 | M/I | 9-36, 16-40 |
1 |
|
CGDx-30 |
76.2×50.8 |
30 | M/I | 18-36, 4.7-16, 9-36, 16-40, 36-140 | до 6 |
MGDxx-35 |
35 |
M/I | 9-36, 16-75, 36-140 | 1/2/3 | |
MGDSx-60 |
60 | I | 14-55, 36-140 |
1 |
|
MGDDx-60 |
60 | M/I | 12-160 |
2 |
|
MGDSx-75 |
57.91×36.83 |
75 | M/I | 9-45, 16-80, 155-480 |
1 |
MGDSx-100 |
76.2×50.8 |
100 | M/I |
14-55, 36-140, 10.7-100 |
|
MGDSx-150 |
60.95×57.91 |
150 | M/I |
9-45, 16-80, 120-480 |
|
MGDS-155 |
57.91×36.83 |
155 | M |
9-45, 16-80, 120-480 |
|
MGDS-200 |
73.6×48.5 |
200 | M |
9-45, 16-80 |
Таблица 3. Основные параметры преобразователей MGDD-60
Параметр |
Обозначение | ||||
MGDD-60-R-C | MGDD-60-R-E | MGDD-60-R-F |
MGDD-60-R-I |
||
Вых. напряжение, В |
5 |
12 | 15 |
24 |
|
Вых. ток, А |
5 |
2.5 | 2 |
1.25 |
|
Вх. напряжение, В |
12…160 |
||||
Число выходов |
2 |
||||
Вых. мощность, Вт |
60 |
||||
КПД, % |
91 |
||||
Частота преобразования, кГц |
270 |
||||
Время старта, мс |
30 |
||||
Погрешность установки вых. напряжения, % ином |
±2 |
||||
Уровень вых. шумов и пульсаций, п-п, мВ (макс.) при ивх. ном. и полной нагрузке в полосе 20 МГц |
5 В |
200 |
|||
12 В |
240 |
||||
15 В |
300 |
||||
24 В |
520 |
||||
Прочность изоляции, В |
1500 |
||||
Сопротивление изоляции, мин., МОм |
100 |
||||
Наработка до отказа, тыс. ч при температуре 40 °С (MIL-HDBK-217F) |
680 |
||||
Габаритные размеры, мм |
82.51×48.5×12.5 |
||||
Масса, г |
70 |
Отличительная особенность этих преобразователей – расширенный диапазон рабочих температур. Гарантированная продолжительность работы при температуре 150, 175 и 185 °С составляет, соответственно 1000, 400 и 100 ч. Входное напряжение 150…300 В (допускаются броски напряжения до 330 В длительностью до 100 мс). Модули герметизированы защитным компаундом. В процессе производства 100% продукции подвергается тестированию.
Модульный блок питания GPack 800 DC-DC Power System суммарной мощностью до 800 Вт, предназначен для бортовых сетей постоянного тока напряжением 24/28/48 В.
Блок питания GPack-800 (рис. 4) ориентирован на применение в авиации, военном, морском и наземном оборудовании специального назначения.
Блок питания GPack-800 имеет габаритные размеры 120×180×60 мм и может содержать до четырех модулей серии MGDM200. Структура блока GPack-800 приведена на рис. 5. Встраиваемые модули MGDM200 можно использовать как в автономном режиме работы, так и в других режимах, в которых выходы независи мых модулей могут соединяться параллельно или последовательно. Конфигурация блока задается пользователем или производителем.
Таблица 4. Основные параметры DC/DC-преобразователей HTPS-15
Параметр |
Обозначение |
|||
HTPS-15-R-C |
НТР5-15?-В |
HTPS-15-R-F |
||
Вых. напряжение, В |
3.3 |
5 |
15 |
|
Вых. ток, А |
2 |
2 |
1 |
|
Номинальное вх. напряжение, В |
200 |
|||
Вх. напряжение, В |
150…300 |
|||
Вых. мощность, Вт |
15 |
|||
КПД, тип., % |
75 |
|||
Частота преобразования, кГц |
220 |
|||
Время старта, мс |
100 |
|||
Погрешность установки вых. напряжения, % 5。片 |
±2 |
|||
Уровень вых. шумов и пульсаций, п-п, мВ при ивх.ном, в полосе 20 МГц |
3.3 В |
50 |
||
5 В |
50 |
|||
15 В |
150 |
|||
Сопротивление изоляции, мин., МОм |
1 |
|||
Габаритные размеры, мм |
68.5×33.0x15.2 |
|||
Масса, г |
65 |
Основные параметры блока GPack-800:
• мощность до 800 Вт
• входное напряжение 9…45 В (допускаются броски напряжения до 60 В длительностью до 100 мс) или 16…80 В (100 В/100 мс)
• четыре независимых выхода с возможностью их параллельного или последовательного соединения
• выходное напряжение 5/12/15/24 В
• естественное охлаждение
• КПД до 88%
• габаритные размеры 120×180×60 мм
• масса 1.8 кг.
Модульный блок питания GPack-800 содержит средства управления и мониторинга, что позволяет осуществлять:
• дистанционное вкл./выкл. блока и каждого встроенного модуля
• параллельное или последовательное соединение выходов модулей
• синхронизацию модулей от внешнего тактового сигнала
• параллельное соединение до трех блоков GPack-800 с суммарной мощностью 2.4 кВт
• контроль перегрузки по току, снижения напряжения и перегрева блока питания.
Рис. 4. Модульный блок питания GPack-800
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Блоки питания компании Gaia Converter выполнены в соответствии с рекомендациями стандартов DO-160 и MIL-STD-704/461/810. Благодаря высокой надежности они применяются в военной и гражданской авиации, военной технике (танках, торпедах и беспилотных летательных аппаратах, оборудовании кораблей военно-морского флота), на транспорте (локомотивах и метро), в приборах гидролокации, нефтегазодобывающем оборудовании и пр.
Более полную информацию о продукции компании Gaia Converter можно получить в сети интернет по адресу: http://gaia-converter.com/ или в фирме VD MAIS – официальном дистрибьюторе Gaia Converter в Украине.
Рис. 5. Структура блока питания GPack-800
ЛИТЕРАТУРА
1. Modular Power Converters. Quick Selection Guide.
2. Hi-Rel DC/DC converter MGDD-60: 60W power.
3. Hi-Temp 185°C DC/DC converter HTPS-15: 15W power.
4. GPack-800 series.
5. http://gaia-converter.com.