Высоконадежные компоненты компании GAїA CONVERTER

01.02.2024 |

В статье рассматриваются фильтры помех и DC/DC-преобразователи компании Gaia Converter.

В. Котигорошко

 

ВВЕДЕНИЕ

В статье рассматриваются основные техниче­ские характеристики и конструктивные особенно­сти высоконадежных (Hi-rel) фильтров помех, моду­лей ограничения выбросов напряжения и DC/DC- преобразователей, выпускаемых компанией Gaia Converter (Франция). Эти компоненты рекомен­дуются производителем для применения в самых разных приложениях [1-12]. Это аппаратура для гражданской и военной авиации, наземной и мор­ской военной техники, а также разнообразное про­мышленное оборудование, медицинская техника, средства связи, железнодорожное оборудование и др., ориентированные на эксплуатацию в жестких условиях окружающей среды.

Источники питания для этих приложений должны соответствовать специфическим требованиям меж­дународных и национальных отраслевых стандар­тов, определяющих уровень излучаемых электро­магнитных помех, наличие дополнительных функ­ций, перечень и порядок проведения испытаний на воздействие жестких условий окружающей среды и пр. В стандартах оговариваются также уровни вход­ных напряжений в разных режимах работы, пара­метры переходных процессов, в том числе и ампли­туда помех на входе, продолжительность интерва­лов, в течение которых происходит снижение до нуля входного напряжения, и пр.

В реальных условиях в электрических цепях электротехнического оборудования могут возни­кать различные виды перегрузок. Наиболее часто в процессе эксплуатации сталкиваются с перенапря­жениями, вызванными электромагнитными импуль­сами естественного (мощные грозовые разряды) и искусственного происхождения (излучения радио­передающих антенн, высоковольтных линий пере­дачи электроэнергии, сетей электрифицированных железных дорог и т.п.). Кроме того, перенапряжения могут возникать вследствие переходных про­цессов при работе оборудования, например, при коммутации индуктивных нагрузок или в результате воздействия электростатических разрядов.

Кратковременные электрические помехи возни­кают в результате внезапного выброса предвари­тельно запасенной электромагнитной энергии в различных физических объектах. В частности, в ре­зультате проявления природных явлений, напри­мер, грозовых разрядов (молний). Кратковремен­ные электрические помехи могут возникать в про­цессе работы разных электронных и электромеха­нических устройств (электродвигателей, генерато­ров, и т.п.), а также могут быть вызваны внешними электромагнитными импульсами или электростати­ческими разрядами.

Воздействие электромагнитных импульсов лю­бого происхождения на электронные компоненты приводит к изменению их параметров, как за счет непосредственного поглощения энергии, так и вследствие воздействия на них индуцированных в электрических цепях оборудования импульсов на­пряжения и тока.

Устройства защиты от перенапряжений пред­отвращают протекание импульсов тока через защи­щаемое устройство вследствие замыкания его на общий провод. Они также ограничивают напряже­ние до значений, совместимых с характеристиками подсоединенных устройств.

В результате многочисленных исследований и измерений были определены ориентировочные па­раметры тестовых импульсов, соответствующие ха­рактеристикам импульсов перенапряжения, возни­кающих в результате переходных процессов в ре­альных условиях эксплуатации разного рода элек­тротехнического оборудования. В соответствующих международных и национальных стандартах (на­пример, EN50155, EN61000-4-5, HN-46-R01, EN60255 и др.), а также в стандартах для оборудования военного назначения (MIL-STD-1245, MIL- STD-704, DO-160D/E и др.) приводятся значения па­раметров тестовых импульсов и характеристики энергопитающей сети, используемые при испыта­ниях электротехнического оборудования на устой­чивость к воздействию кратковременных импульсов напряжения. Продукция компании Gaia Converter соответствует рекомендациям ряда международ­ных и европейских стандартов, используемых в оборонной индустрии, а также в авиационной про­мышленности и на железнодорожном транспорте.

Далеко не полный перечень основных применяе­мых в настоящее время стандартов, на которые можно найти ссылки в технической документации компании Gaia Converter, приведен ниже.

  • MIL-STD-883 (“Методы, средства управления и процедуры для тестирования микроэлектронных устройств, пригодных для использования в военных и аэрокосмических электронных системах”)
  • DO-160 (“Условия окружающей среды и мето­дика испытаний авиационного оборудования”)
  • MIL-STD 704 (“Параметры источников питания летательных аппаратов”)
  • EN2282 (“Параметры источников питания воз­душных судов”)
  • MIL-STD-810 и MIL-STD-202 (“Методики кли­матических испытаний оборудования”)
  • MILSTD-1275 (“Характеристики используемых на военном транспорте систем энергоснабжения постоянного тока номинальным напряжением 28 В”)
  • DEF-STAN-61-5-6-6 (“Низковольтная система электропитания. Часть 6. Электрические системы постоянного тока напряжением 28 В в военных транспортных средствах”)
  • EN61000-4-5 (“Электромагнитная совмести­мость. Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения”)
  • HN-46-R01 (“Общие руководящие указания по проектированию и изготовлению контрольного, за­щитного и телекоммуникационного оборудования для электрических сетей”)

EN50155 (“Электронное оборудование, приме­няемое на железных дорогах для подвижного состава”).

Некоторые из действующих стандартов в Украи­не приведены ниже.

  • ДСТУ EN 50082-1 (“Електромагнітна сумісність. Загальний стандарт на несприйнятливість. Частина Побут, торгівля та легка промисловість”)
  • ДСТУ EN 50121-4 (“Залізничний транспорт. Електромагнітна сумісність. Частина Емісія та не­сприйнятливість сигнальної та телекомунікаційної апаратури”)
  • ДСТУ EN 50121-5 (“Залізничний транспорт. Електромагнітна сумісність. Частина Емісія завад та несприйнятливість стаціонарних установок елек­троживлення та апаратури”).

Рис. 1. Вариант структуры фильтра помех

 

Вариант типовой принципиальной электриче­ской схемы, использование которой позволяет за­щитить DC/DC-преобразователи от нежелательно­го воздействия выбросов напряжения, приведен на рис. 1. В зависимости от величины напряжения пи­тания компания Gaia Converter рекомендует исполь­зовать компоненты фильтра с разными параметра­ми (табл. 1).

 

Таблица 1. Ориентировочные параметры элементов фильтра помех для разных напряжений

 

Обозначение Описание
Напряжение 72/96/110/125 В Напряжение 24/37.5 В
R1 Варистор типа V150ZA8 (Little fuse) Варистор типа V56ZA8 (Little fuse)
LMC1 Синфазный дроссель 470 мкГн/14 А (например, типа Pulse P0502 или аналогичный)
C1, C4 Керамический конденсатор 2×220 нФ/200 В Керамический конденсатор 2х1 мкФ/100 В
L1, L2 Катушка индуктивности типа Pulse PE53700 (4.7 мкГн, 15.4 A) или с аналогичными параметрами
C8 Керамический конденсатор 2×220 нФ/200 В Керамический конденсатор 2х1 мкФ/100 В
C2, C3, C6, C7 Керамический конденсатор 10 нФ
C9 Алюминиевый конденсатор 10 мкФ/200 В Алюминиевый конденсатор 10 мкФ/100 В
D2, D3 TVS-диод типа 5KP64A (Little fuse) TVS-диод типа 5KP33A (Little fuse)

 

 

В этой схеме для ограничения импульсов напря­жения используются TVS-диоды (Transient Voltage Suppression). При воздействии импульса перена­пряжения TVS-диод ограничивает выброс напряже­ния до безопасного уровня, при этом ток протекает через диод на общий провод, минуя защищаемое устройство. В идеальном случае TVS-диод пред­ставляет собой разомкнутую цепь с током утечки. Если импульсное напряжение превышает порого­вое напряжение, ток переходного процесса проте­кает через TVS-диод, при этом рассеиваемая мощ­ность ограничивается максимально допустимой температурой кристалла. TVS-диоды разработаны и предназначены для защиты от мощных кратковре­менных импульсов перенапряжения, на что и указы­вает их название (transient voltage suppression diode).

 

Фильтр помех FGDS-12A-100V

Устанавливаемые, как правило, на входе DC/DC- преобразователей фильтры электромагнитных помех (Electro Magnetic Interference – EMI) типа FGDS-12A-100V рассчитаны на выходной ток до 12 А и входное напряжение до 100 В [2, 3]. К основным параметрам EMI-фильтров можно отнести соответ­ствие их характеристик рекомендациям стандартов для аппаратуры военного назначения:

  • MIL-STD-461D/E/F
  • DO-160-C/D/E/F и других.

Минимальная рабочая температура – -40 °С, мак­симальная температура корпуса – 105 °C. По от­дельному заказу поставляются фильтры (с суффик­сом “Т” в обозначении) с минимальной рабочей температурой -55 °С. Типовая схема включения фильтра на входе DC/DC-преобразователя приве­дена на рис. 2. Основные параметры EMI-фильтра FGDS-12A-100V даны в табл. 2. При определении температуры корпуса необходимо учитывать, что тепловое сопротивление корпус-окружающая среда при естественной конвекции составляет 17 °С/Вт, а рассеиваемая мощность вычисляется из простого выражения P = RI2, где, R – максимальное эквива­лентное последовательное сопротивление фильтра.

 

Таблица 2. Основные параметры EMI-фильтра FGDS-12A-100V

Наименование Значение
Вх. напряжение, В 4.5..100
Номинальное вх. напряжение, В 28
Макс. вых. ток, А 12
Макс. мощность в нагрузке, Вт 300
Макс. рассеиваемая мощность, Вт (при температуре 85 °C и токе 12 А) 6.5
Макс. эквивалентное последовательное сопротивление, Ом (при температуре 85 °C) 0.045
Тепловое сопротивление корпус-окружающая среда при естественной конвекции, °С/Вт 17
Электрическая прочность изоляции (вывод-корпус), В 500
Макс. температура корпуса, °C 105
Габаритные размеры, мм 32.7×26.2×8.2
Масса, г 25

 

Благодаря высокому рабочему входному напря­жению (100 В) фильтр FGDS-12A-100V соответству­ет рекомендациям стандарта MIL-STD-704A/D/E/F (выбросы напряжения до 80 В/100 мс) и MIL-STD-1275 (100 В/50 мс). Фильтры изготавливаются в герме­тичном металлическом корпусе размерами 32.7×26.2×8.2 мм и массой 25 г.

Фильтр FGDS-12A-100V содержит устройство ограничения пускового тока. Хотя фильтрация по­мех осуществляется с использованием только пас­сивных компонентов, для ограничения тока приме­няется МОП-транзистор, поэтому при изменении полярности подключения фильтра не будет осу­ществляться ограничение амплитуды тока, несмотря на то, что фильтр остается работоспособным.

Рис. 2. Типовая схема включения фильтра на входе DC/DC-преобразователя

 

Модули ограничения выбросов напряжения LGDS-100/300

Чтобы соответствовать рекомендациям между­народных и региональных стандартов, компания Gaia Converter предлагает применять DC/DC-пре- образователи совместно со своими модулями по­давления перенапряжений, возникающих при переход­ных процессах. Входные модули типа LGDS-100/300 устанавливаются непосредственно перед DC/DC- преобразователями и обеспечивают защиту от кратковременных выбросов напряжения и фильтра­цию электромагнитных помех. Основные парамет­ры модулей LGDS-100/300 даны в табл. 3. Алгоритм работы приведен на рис. 3.

 

Рис. 3. Алгоритм работы модулей ограничения выбросов напряжения

 

Для защиты цепей электронных устройств от воздействия перенапряжений могут использовать­ся различные методы защиты. Одним из эффектив­ных схемотехнических способов защиты электро­технического оборудования от воздействия выбро­сов напряжения является применение TVS-диодов. Временная диаграмма, иллюстрирующая ограниче­ние выброса напряжения с использованием TVS- диода, приведена на рис. 4 [2].

Для защиты от неправильной полярности подключения можно использовать или стандартную схему с последовательно включенным полупровод­никовым диодом, или вариант c МОП-транзистором в качестве “диода” (рис. 5). Режимы работы и пере­даточные характеристики модулей LGDS-100/300 приведены на рис. 6.

Рис. 4. Временная диаграмма, иллюстрирующая ограничение выброса напряжения с использованием TVS-диода

Рис. 5. Варианты защиты от неправильной полярности подключения

Рис. 6. Режимы работы и передаточные характеристика модулей LGDS-100/300

Таблица 3. Основные параметры модулей LGDS-100/300

 

Наименование LGDS-300 LGDS-100
Вх. напряжение, В 9…42 9…42
Макс. вых. ток, А 20 10
Макс. вых. напряжение в режиме ограничения, В 44 44
Мин. вых. напряжение в режиме ограничения, В 40 40
Макс. мощность в нагрузке, Вт 300 100
Макс. рассеиваемая мощность, Вт (при токе, А) 3 (20) 1.5 (10)
Тепловое сопротивление корпус-окружающая среда при естественной конвекции,°С/Вт 12 12
Макс. температура корпуса, °C 105 105
Ток потребления в отсутствие нагрузки, мА 10 10
Время старта, мс 6 6
Скорость нарастания вых. напряжения, В/мс 5 5
Электрическая прочность изоляции (вывод-корпус), В 500 500
Габаритные размеры, мм 40.3×26.3×12.8 36.4×26.3×12.8
Масса, г 35 35

 

Модули ограничения выбросов напряжения LGDS-100 выдерживают импульсы напряжения с амплитудой до 202 В и длительностью до 350 мс или 101 В/400 мс [3], модули LGDS-300 – выбросы на­пряжения с параметрами 100 В/50 мс или 80 В/100 мс [4]. Такие характеристики соответствуют реко­мендациям ряда международных стандартов. Для защиты от высоковольтных импульсов с длитель­ностью до 70 мкс в документации, предоставляе­мой компанией, предлагается применять дополни­тельные фильтры типа FGDS или фильтр помех, реа­лизованный с использованием пассивных элек­тронных компонентов.

Для соответствия рекомендациям стандартов DEF-STAN 59-411 и DEF-STAN 61-5 (Великобритания) на входе модуля LGDS-100 компания Gaia Con­verter предлагает устанавливать фильтр помех, схе­ма которого приведена на рис. 7 [3]. Параметры элементов этого фильтра даны в табл. 4. Перечень стандартов, рекомендациям которых соответ­ствуют модули LGDS-100/300, приведен в табл. 5.

В стандартах регламентируются предельные значения рабочего напряжения и параметры им­пульсов перенапряжения на входных силовых клем­мах оборудования, подключенного к системе элек­троснабжения. На рис. 8 приведены рекомендован­ные в стандарте DO-160E структурная схема фор­мирования тестового импульса перенапряжения и его параметры (Е = 600 В, Ri = 50 Ом) [12].

Рис. 7. Структура фильтра помех для защиты от перенапряжений с параметрами, приведенными в стандарте DEF-STAN 61-5

Таблица 4. Ориентировочные параметры элементов фильтра помех, обеспечивающие выполнение рекомендаций стандарта DEF-STAN 59-411 и DEF-STAN 61-5

 

Обозначение Описание
L1, L2 Синфазный дроссель 590 мкГн/5.6 А (например, типа Pulse PO353 или другой синфазный дрос­сель с индуктивностью более чем 250 мкГн и соответствующим значением максимально допу­стимого тока
C1 Керамический конденсатор 2×2.2 мкФ/100 В 1210 (например, GRM32ER71H475KA88 компании Murata) или аналогичные
C2, C3, C6, C7 Пленочный конденсатор 10 нФ/500 В (например, AVX: 1206 7 C 103 M)
C4. C8 Керамический конденсатор 10 x 2.2 мкФ/100 В 1210 (например, GRM32ER71H475KA88 компа­нии Murata) или аналогичные
C5, C9 Танталовый или алюминиевый конденсатор емкостью 47…100 мкФ/250 В с низким значением ESR

 

Таблица 5. Перечень стандартов, рекомендациям которых соответствуют модули LGDS-100/300

 

LGDS-100 LGDS-300 Примечание
Стандарт Параметры импульса Стандарт Параметры импульса
DEF-STAN-61-5-6-6 202 В/350 мс
DEF-STAN-61-5-6-6 101 В/400 мс
MIL-STD-1275A/D 100 В/50 мс MIL-STD-704A/F 80 В/75 мс
MIL-STD-704A/F 80 В/75 мс AECMA EN2282 60 В/50 мс
AECMA EN2282 60 В/50 мс AIR2021E 60 В/100 мс
AIR2021E 60 В/100 мс DO-160E cat A/Z 80 В/100 мс
DO160E cat A/Z 80 В/100 мс MIL-STD-1275A/D 100 В/50 мс
DEF-STAN-61-5-6-6 228 В/0.2 мкс При наличии фильтра (см. рис. 7)
MIL-STD-1275A/D 250 В/70 мкс MIL-STD-704A/F 600 В/10 мкс
MIL-STD-704A/F 600 В/10 мкс AECMA EN2282 400 В/100 мкс При наличии фильтра типа FGDS
AECMA EN2282 400 В/100 мкс AIR2021E 600 В/10 мкс
AIR2021E 600 В/10 мкс DO-160E cat A/Z 600 В 10 мкс
DO160E cat A/Z 600 В/10 мкс MIL-STD-1275A/D 250 В/70 мкс

 

Рис. 8. Структурная схема формирования тестового импульса перенапряжения и его параметры (DO-160E)

DC/DC-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Компания Gaia Converter выпускает также много­численные модификации DC/DC-преобразовате- лей, отличающиеся уровнем выходной мощности, диапазоном входных напряжений и другими пара­метрами. Далее рассматриваются характеристики (табл. 6) высоконадежных (Hi-rel) DC/DC-преобразователей, ориентированных на эксплуатацию в жестких условиях окружающей среды. Это аппара­тура для гражданской и военной авиации, наземной и морской военной техники, а также промышленного оборудования, системы связи и пр. [5-9]. Изделия для высоконадежных приложений подвергаются от­бору в соответствии со стандартом MIL-STD-883C и отличаются, главным образом, параметрами на­дежности и подтвержденными протоколами испы­таний.

Применение DC/DC-преобразователей с рас­ширенным диапазоном входных напряжений суще­ственно упрощает разработку входных цепей защи­ты от неблагоприятных воздействий переходных процессов и позволяет отказаться от использова­ния дополнительных мер по защите от выбросов напряжения. Изолированные DC/DC-преобразова- тели компании Gaia Converter обеспечивают КПД более 90%, выпускаются в металлических гермети­зированных корпусах и могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур (-55…105 °C). От­сутствие в DC/DC-преобразователях оптической развязки значительно повышает их надежность. Преобразователи содержат специализированные устройства защиты и синхронизации, стабилизи­руют выходное напряжение во всем диапазоне на­грузок от нуля до полной мощности, имеют возмож­ность подстройки выходного напряжения, а также дистанционного включения и выключения. Кроме того, предусмотрено устройство плавного запуска, защиты от пониженного входного напряжения, по­вышенного выходного тока и перегрева, имеется также встроенный фильтр электромагнитных помех.

MGDS-155. Высоконадежные (Hi-rel) изолиро­ванные DC/DC-преобразователи MGDS-155 номи­нальной мощностью 150 Вт изготавливаются в алю­миниевом корпусе и ориентированы на применение в системах с распределенной архитектурой элек­тропитания, в которых входное напряжение изме­няется в широком диапазоне значений (от 16 до 80 В). Преобразователи MGDS-155 выдерживают вы­бросы напряжения амплитудой до 100 В и длитель­ностью до 0.1 c. Основные характеристики модифи­каций преобразователей MGDS-155 даны в табл. 7, 8. Структура DC/DC-преобразователя MGDS-155 при­ведена на рис. 9. Его отличительные особенности – повышенный уровень входного напряжения и воз­можность синхронизации импульсного преобразо­вателя от внешнего сигнала. Кроме того, пред­усмотрена возможность дистанционного вкл./выкл. Для увеличения выходного напряжения допускается последовательное соединение выходов преобразо­вателей.

Рис. 9. Структура DC/DC-преобразователя MGDS-155

 

Таблица 6. Параметры некоторых изолированных DC/DC-преобразователей компании Gaїa Converter

 

Тип Габаритные размеры, мм Мощность, Вт Исполнение Напряжение, В Число выходов
Входное Выходное
MGDD-80 48.5×40.7 80 Hi-rel 9-60 5-24 2
MGDSx-100 82.5×48.5 100 10.7-100 3.3-26 1
MGDSx-150 60.95×57.91 150 9-45, 16-80 3.3-28
MGDS-155 57.91×36.83 155 9-45, 16-80 3.3-26
MGDS-200 73.6×48.5 200 9-45, 16-80 3.3-24

 

Таблица 7. Основные параметры DC/DC-преобразователей MGDS-155 (Hi-rel)

 

Параметр MGDS-155
Вх. напряжение, В 16..80
Число выходов 1
Суммарная вых. мощность, Вт 150
КПД, % 90
Частота импульсного преобразователя, кГц 330
Время старта, мс 30
UVLO, напряжение включения, В 15.5
Погрешность установки вых. напряжения, % Uhom ±2
Диапазон регулировки вых. напряжения, % Uhom ±10
Максимальное отклонение вых. напряжения, В при изменении вх. напряжения от мин. до макс., тока нагрузки от 0 до макс. ±2.0
Уровень вых. шумов и пульсаций,п-п, мВ при Ubx.hom, в полосе 20 МГц 5 В 100
12 В 240
15 В 300
24 В 520
Электрическая прочность изоляции, В 1500 (между вх. вых., 1 мин)

300 (между вых., 1 мин)

Макс. допустимая величина емкостной нагрузки, мкФ (при вых. напряжении, В) 20 000 (5)

3500 (12)

1000 (15, 24, 28)

Сопротивление изоляции, МОм 100
Тепловое сопротивление (корпус-окружающая среда), °С/Вт. 11
Габаритные размеры, мм 57.91×36.83×12.9
Масса, г 85

 

Таблица 8. Модификации DC/DC-преобразователей MGDS (Hi-rel) мощностью 155 Вт

 

Тип Напряжение, В Ток, А
Вх. Вых.
MGDS-155-O-C 16.80 5 30
MGDS-155-O-E 16.80 12 12.5
MGDS-155-O-F 16.80 15 10
MGDS-155-O-I 16.80 24 6.25
MGDS-155-O-J 16.80 28 5.35

 

В DC/DC-преобразователе MGDS-155 пред­усмотрена защита от уменьшения входного напряжения ниже (Undervoltage Lock-Out – UVLO) и уве­личения выходного выше (Output Overvoltage Pro­tection – OVP) допустимого уровня, защита от пере­грузки по току (Output Current Limitation Protection – OCP) и перегрева (Over Temperature Protection – OTP). Значения тепловых сопротивлений DC/DC- преобразователя MGDS-155 при разных условиях отвода тепла приведены в табл. 9. Для ограничений выходного тока в случае короткого замыкания на выходе преобразователь переключается в “пульси­рующий” режим работы hiccup, в котором осу­ществляется периодическая проверка наличия пе­регрузки. Преобразователь автоматически пере­ключается в нормальный режим работы при отсут­ствии перегрузки по току. В режиме hiccup средний ток потребления составляет 25% от номинального тока. Устройство защиты от перегрева срабатывает и преобразователь выключается при достижении температуры корпуса 120 ± 5 °C, гистерезис – 10 °C.

 

Таблица 9. Значения тепловых сопротивлений DC/DC-преобразователя MGDS-155 (Hi-rel) при разных условиях теплоотвода

 

Механизм теплопередачи Тепловое сопротивление, °С/Вт
Условия Rth (h-a) Условия Rth (b-h) Rth(b-a)
Естественная конвекция Без теплоотвода 11 Без теплоотвода 11
Радиатор 241404B91200G 7 Термопрокладка 0.14 7.14
Радиатор 241404B92200G 4.5 Термопрокладка 0.14 4.64
Rth (h-a) – тепловое сопротивление радиатор-окружающая среда

Rth (b-h) – тепловое сопротивление корпус-радиатор

Rth (b-a) – тепловое сопротивление корпус-окружающая среда

 

 

В преобразователях MGDS-155 предусмотрена возможность регулировки выходного напряжения c использованием внешнего резистора, который под­ключается к выводу (Vtrim).

Продукция класса Hi-Rel компании Gaia Convert­er подвергается отбору в соответствии со стандар­тами MIL-STD-810/202 и др. [1-9]. Перечень и усло­вия проведения некоторых климатических испыта­ний DC/DC-преобразователей типа MGDS-155 приведены в табл. 10 [5]. Изменение параметров окру­жающей среды при тестировании в соответствии со стандартом MIL-STD-810E (метод 507.3) приведены в табл. 11. Зависимости относительной влажности и температуры от времени испытаний иллюстрирова­ны на рис. 10 [11].

Таблица 10. Перечень и условия проведения некоторых климатических испытаний DC/DC-преобразователей типа MGDS-155

 

Описание Условия проведения испытаний Стандарт
Повышенная температура Продолжительность испытаний, ч Температура корпуса, °C Рабочее состояние 1000

105

MIL-STD-202G (метод 108А)
Влагостойкость

(периодические изменения относительной влажности)

Кол. циклов

Номер цикла испытаний Длительность цикла, ч Относительная влажность, % Диапазон температур, °C Нерабочее состояние

10

1

24

60.88

31.41

MIL-STD-810E

(метод 507.3)

Влагостойкость (установившийся уровень относительной влажности) Относительная влажность, %

Температура, °C

Продолжительность испытаний, суток

Нерабочее состояние

93

40

56

MIL-STD-202G

(метод 103B)

Термоциклирование Кол. циклов

Диапазон температур, °C Время переноса, мин Время выдержки, мин Рабочее состояние

200 -40.85

40

20

MIL-STD-202G

(метод 102A)

Термоудар Кол. циклов

Диапазон температур, °C Время переноса,с Время выдержки, мин Нерабочее состояние

100 -55.105 10

20

MIL-STD-202G

(метод 107G)

 

Термоудар. Эти испытания проводятся с целью определения устойчивости изделий к воздействию экстремальных температур, как высоких, так и низ­ких, а также при скачкообразном изменении температуры (при т.н. тепловом ударе), например, в про­цессе перемещения оборудования или деталей.

 

 

Таблица 11. Изменение параметров окружающей среды при испытаниях в соответствии со стандартом MIL-STD-810E (метод 507.3)

 

Продолжитель­ность, ч Температура, °C Относительная влажность, %
6 31 88
1 32 85
1 34 80
1 36 76
1 37 73
1 38 69
1 39 65
1 40 62
4 41 59
1 39 65
1 37 69
1 36 73
1 34 79
1 33 85
1 32 85
1 32 88

 

 

Изменения рабочих характеристик и физические повреждения изделия, вызванные тепловым уда­ром, являются результатом, главным образом, трансформации размеров или других физических свойств. Последствия теплового удара – это рас­трескивание и расслоение наружного покрытия, растрескивание и разрушение герметизирующих компаундов, термостойких уплотнителей и пр., а также изменение электрических характеристик вследствие механического смещения или разрыва проводников или изолирующих материалов.

В стандарте MIL-STD-202G (метод 107G) пред­усмотрено проведение испытаний на воздействие теплового удара как в воздушной, так и в жидкой среде. Последний метод – более жесткий и в про­цессе его проведения могут повредиться некото­рые компоненты, которые не могут быть разрушены при проведении испытаний в воздушной среде. Кроме того, этот метод предназначен для использо­вания только с герметизированными изделиями.

Рис. 10. Зависимости относительной влажности и температуры от продолжительности испытаний

 

 MPGS-14A. Неизолированный DC/DC-преобра- зователь MPGS-14A с максимальным выходным то­ком 14 А ориентирован на применение в качестве локализованных к нагрузке (Point of Load – PoL) по­нижающих импульсных стабилизаторов напряже­ния в системах с распределенной архитектурой электропитания. В таких системах, как правило, используется один преобразователь с гальванической развязкой и несколько малогабаритных неизолиро­ванных POL-модулей. Входное напряжение DC/DC- преобразователя MPGS-14A – 4.75…33 В (допус­каются выбросы напряжения амплитудой до 42 В и длительностью до 0.1 c). Выходное напряжение ре­гулируется в диапазоне от 1.2 до 24 В. Габаритные размеры 27.4×19.2×15.3 мм.

Основные характеристики преобразователя MPGS-14A даны в табл. 12 [7]. В преобразователе предусмотрена защита от уменьшения входного на­пряжения ниже допустимого уровня (UVLO), защита от перегрузки по току (OCP) и перегрева (OTP).

 

 

Таблица 12. Основные параметры модификаций неизолированных преобразователей MPGS-14A (Hi-rel)

 

Параметр Значение
Вх. напряжение, В 4.75…33
Число выходов 1
Макс. вых. мощность, Вт 260
КПД, % (тип.) 97
Частота импульсного преобразователя, кГц 330
Время старта, мс 2
UVLO, напряжение включения, В 4.75
Погрешность установки вых. напря­жения, % Uhom ±2
Максимальное отклонение вых. напряжения, В при изменении вх. напряжения от мин. до макс., тока нагрузки от 0 до макс. ±2.0
Уровень вых. шумов и пульса­ций, п-п, мВ при Ubx.hom, в по­лосе 20 МГц 3.3 В 66
>5 В 100
Макс. вых. ток, А 14
Вых. напряжение, В (макс. вых. мощность, Вт) 1.2 (16.6)
1.5 (21)
1.8 (25.2)
2.5 (35)
3.3 (46.2)
5 (70)
12 (168)
15 (210)
20 (260)
24 (120)
Макс. допустимая величина емкостной нагрузки, мкФ (при вых. напряжении, В) 50 000(<15)
3000 (24)
Габаритные размеры, мм 27.4×19.2×15.3
Масса, г 12

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проектировании систем электропитания вы­соконадежной аппаратуры приходится решать раз­ные технические задачи, среди которых обеспече­ние электромагнитной совместимости, устойчиво­сти к перенапряжениям, вибрациям и воздействию экстремальных температур. Продукция компании Gaia Converter, характеризуется широкими функ­циональными возможностями, изготавливается с учетом жестких требований к параметрам и каче­ству изделий, что позволяет создавать надежные системы электропитания.

Hi-Rel-компоненты компании Gaia Converter со ответствуют рекомендациям стандартов DO-160, MIL-STD-704/810 и др. Благодаря высокой надеж­ности они применяются в военной и гражданской авиации, военной технике (беспилотных летатель ных аппаратах, оборудовании кораблей военно­морского флота и пр.), на транспорте, в промыш­ленном оборудовании (приборах гидролокации, нефтегазодобывающем оборудовании и пр.). В за­ключение на рис. 11 приведен вариант структуры источника питания постоянного тока, созданного на базе компонентов компании Gaia Converter Источник содержит входной фильтр помех FGDS-12A-100V, мо­дуль ограничения выбросов напряжения LGDS-100, модуль защиты от провалов входного напряжения HUGD-300 и изолированный DC/DC-преобразова- тель. Хотя в большинстве случаев использование одного фильтра помех FGDS-12A-100V вполне до­статочно для соответствия рекомендациям стан­дартов MIL-STD-461 и DO-160, можно подключить второй фильтр для достижения большего подавле­ния помех [2].

Рис. 11. Вариант структуры источника питания постоянного тока, созданного на базе компонентов компании Gaїa Converter

 

Пример расшифровки обозначения преобразо­вателей серии MGDS-155 приведен на рис. 12. Ком­пания Gaia Converter выпускает также DC/DC-преобразователи серии MGDS-155-S с увеличенным входным напряжением до 155…480 В.

Рис. 12. Пример расшифровки обозначения преобразователей серии MGDS-155

 

Более полную информацию о продукции компа­нии Gaia Converter можно получить в фирме VD MAIS – официальном дистрибьюторе компании Gaia Converter в Украине.