Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2014 26 мар

Радиационно-стойкие DC/DC-преобразователи для применения в системах электропитания космических аппаратов

PROSOFT_26_03_14

Компания International Rectifier (IR) выпустила высоконадежные маломощные 5-Вт радиационно-стойкие DC/DC-преобразователи серии ARA28, предназначенные для применения в аппаратуре спутников для геостационарных орбит, автоматических научно-исследовательских станций дальнего космоса и коммуникационных космических системах. Основными особенностями модулей серии ARA28 являются небольшие габариты, высокое значение КПД, малый вес и высокая стойкость к воздействию суммарной накопленной дозы радиации, высокоэнергетических протонов и тяжелых заряженных частиц, а также таким воздействующим факторам среды, как предельные температуры, механический удар и вибрационные воздействия.

Преобразователи серии выполнены по однотактной обратноходовой структуре (наиболее радиационно-стойкая структура из-за высокой индуктивности рассеяния трансформатора, включенного в цепь стока силового транзистора) с фиксированной частотой преобразования (400 кГц), в контуре обратной связи используется трансформаторная развязка. Во встроенном на входе помехоподавляющем фильтре используются многослойные керамические конденсаторы, квалифицированные в соответствии с требованиями MIL-PRF-49470. Все модели серии ARA28 оснащены входом дистанционного включения/отключения. Компоненты заключены в герметичном корпусе с размерами 30,48×30,48×7,87 мм, вес гибридной сборки составляет не более 15 г. В конструкции корпуса применяются выводы с медной жилой, упрочненные керамическими уплотнителями, корпус герметизирован шовно-роликовой сваркой.

В случае какой-либо неисправности нагрузки выходной ток преобразователей ARA28 ограничивается на уровне 140% от номинального значения. При возникновении аппаратной перегрузки преобразователь начинает работать в режиме генератора тока, при этом выходное напряжение снижается до значения ниже номинального. Преобразователь возобновит нормальную работу, как только ток нагрузки снизится до значения ниже предельной точки. Это защищает преобразователь как от кратковременных коротких замыканий, так и от перегрузок. В схеме защиты преобразователя от чрезмерной нагрузки по току не применяются элементы, переходящие в режим защелкивания, что устраняет возможность ложного срабатывания схемы защиты в случае воздействия протонов или ионов.

Умеренное ограничение допустимых значений радиационно-стойких мощных MOSFET практически исключает возможность возникновения эффекта пробоя подзатворного диэлектрика в структуре транзистора (Single Event Gate Rapture, SEGR) и вторичного пробоя транзистора в результате перехода в состояние высокого потребления тока и перегрева (Single Event Burnout, SEB). Всесторонние исследования конструкции включают отчеты по исследованию радиационной стойкости (Radiation Susceptibility), изменению эксплуатационных показателей изделия при воздействии наихудшего сочетания внешних факторов (Worst Case, Stress, Thermal, Failure Modes и Effects (FMEA)) и Reliability (MTBF) (в документе приводится такой анализ показателя надежности изделия. как среднее время наработки на отказ).

Технические характеристики устройств:

  • предельная накопленная доза >100 крад (Si), типовое значение 150 крад (Si);
  • пороговые линейные потери энергии (ЛПЭ) ионов >82 МэВ∙см2/мг (минимальные линейные потери энергии иона, при которых наблюдаются одиночные эффекты SEU, SEL, SEGR, SEB; отклонение выходного напряжения менее ±5% от номинального значения);
  • вес <15 г;
  • диапазон входного напряжения 18–50 В;
  • выходная мощность до 5 Вт;
  • одноканальные и двухканальные модели с выходными напряжениями 3,3; 5; 12; 15; ±5; ±12 и ± 15 В;
  • КПД до 80%;
  • диапазон рабочих температур –55…+85 °C (рекомендуемые рабочие условия);
  • гальваническая развязка между первичной и вторичной цепью 100 В (постоянный ток), сопротивление изоляции 100 МОм;
  • блокировка при пониженном входном напряжении, защита от короткого замыкания и перегрузки, дистанционное включение/отключение, регулировка выходного напряжения, возможность подключения внешней обратной связи (для одноканальных моделей);
  • значение MTBF, рассчитанное согласно MIL-HDBK-217F2 для условий применения в аппаратуре КА на орбитальном участке полета (SF) при температуре корпуса +35 °C — 1,5×106 ч.

ПРОСОФТ