eng
Выпуск #4/2008
В.Горячев, А.Подолынный, В.Панов.
Импульсные источники вторичного электропитания на отечественной элементной базе
Импульсные источники вторичного электропитания на отечественной элементной базе
Просмотры: 2668
В последнее время возрос интерес к импульсным источникам вторичного электропитания (ИВЭП), выполненным на отечественной элементной базе. Такие ИВЭП широко применяются в различных областях оборонной промышленности. Сегодня можно выделить два предприятия, выпускающих ИВЭП на отечественной элементной базе – НПП "ЭЛТОМ" (Томилино, Московская область) и ЗАО "ЭЛИН" (Москва). Эти предприятия производят достаточно широкую номенклатуру ИВЭП. Однако их продукция значительно уступает зарубежным аналогам практически по всем параметрам, включая важнейшие: габариты, масса, КПД. Попытку сократить такое отставание предприняла фирма НПЦ ЗАО "Спец-электронкомплект".
В период с 2004 по 2006 год Научно-производственный центр ЗАО "Спец-электронкомплект" разработал два типа ИВЭП: ВИП-1 и ВИП-2. Оба источника являются модификацией блоков питания, реализованных ранее в виде негерметизированных ячеек. Такие блоки питания широко применяют в изделиях бортового (космического) назначения. ВИП-1 и ВИП-2, как и выпускавшиеся ранее ячейки питания, выполнены на отечественной бескорпусной элементной базе и включают следующие элементы: биполярные транзисторы 2Т630Б, 2Т629, 2Т364; полевые транзисторы 2П308В, 2П7169Б5; логические ИС серии 765; диоды 2Д907Б, 2Д222В; стабилитрон 2С156М; компаратор 521СА3; конденсаторы К10-17, К10-47, К10-53; ферритовые сердечники 2000НМ1-17 (кольцо 7×4×2 мм или 5×3×1,5 мм).
Основу схемного решения обоих ВИП составляют два узла: 1) широтно-импульсный модулятор (ШИМ), формирующий сигнал, длительность которого (tи) изменяется в соответствии с законом Uвх·tи ≈ const ; 2) узел обратной связи (ОС), выполненный на отдельной микросборке (МСБ) с габаритами 7×11×0,5 мм.
За счет узла ОС обеспечивается постоянство выходного напряжения при сбросе нагрузки (вплоть до холостого хода) и изменении температуры от -55 до 50°С.
Узел ОС совместно с двухтактным ШИМ обеспечивает суммарную нестабильность выходного напряжения менее 1%.
ИВЭП ВИП-2 является модификацией блока ВИП-1, но имеет некоторые схемные отличия:
в ВИП-2 источник внутреннего питания представляет собой ключевой стабилизатор, реализованный на минимальном числе элементов (два транзистора, диод, стабилитрон, конденсатор, индуктивность и два резистора);
в качестве силовых транзисторов преобразователя впервые были использованы отечественные бескорпусные МДП-транзисторы с индуцированным каналом 2П7169Б5.
Перечисленные отличия позволили увеличить КПД ВИП-2 до 80% по сравнению с 74% у ВИП-1.
Основные параметры ВИП-2: входное напряжение Uвх=20–40 В; выходное напряжение Uвых=5 В; ток нагрузки Iн=2 А; выходная мощность Рвых =10 Вт; КПД = 80%.
ИВЭП ВИП-2 выполнен в типовом металлическом корпусе (см. рисунок), который изготовлен из ковара. Вследствие большой удельной плотности, равной 8 г/см3, ковар обеспечивает достаточно хорошую защиту от всех видов ионизирующих излучений, присутствующих в космосе.
Электрическая схема ВИП-2 реализована на трех микросборках: МСБ управления, силовой МСБ и МСБ ОС (устанавливается на силовую МСБ). Подложки силовой МСБ и МСБ ОС изготовлены из поликора толщиной 0,5 мм. МСБ управления выполнена из стеклотекстолита толщиной 0,1 мм.
Бескорпусные элементы устанавливаются на МСБ по отработанной технологии, которая хорошо зарекомендовала себя в изделиях бортового назначения.
В ВИП-2 предусмотрена защита от короткого замыкания и от пониженного выходного напряжения.
В таблице приведены сравнительные характеристики ИВЭП с выходной мощностью Рвых =10 Вт и Uвых =5 В следующих предприятий: ЗАО "Спец-электронкомплект" (ВИП-2), НПП "ЭЛТОМ" (МП10) и ЗАО "ЭЛИН" (12СПН10).
Как видно из таблицы, ИВЭП ВИП-2 имеет лучшие характеристики в сравнении с аналогичными ИВЭП других отечественных изготовителей. Отметим, что характеристики ВИП можно существенно улучшить, если выполнить схему управления ВИП-2 на одном кристалле. Сейчас в НПЦ ЗАО "Спец-электронкомплект" ведутся работы в этом направлении.
Основу схемного решения обоих ВИП составляют два узла: 1) широтно-импульсный модулятор (ШИМ), формирующий сигнал, длительность которого (tи) изменяется в соответствии с законом Uвх·tи ≈ const ; 2) узел обратной связи (ОС), выполненный на отдельной микросборке (МСБ) с габаритами 7×11×0,5 мм.
За счет узла ОС обеспечивается постоянство выходного напряжения при сбросе нагрузки (вплоть до холостого хода) и изменении температуры от -55 до 50°С.
Узел ОС совместно с двухтактным ШИМ обеспечивает суммарную нестабильность выходного напряжения менее 1%.
ИВЭП ВИП-2 является модификацией блока ВИП-1, но имеет некоторые схемные отличия:
в ВИП-2 источник внутреннего питания представляет собой ключевой стабилизатор, реализованный на минимальном числе элементов (два транзистора, диод, стабилитрон, конденсатор, индуктивность и два резистора);
в качестве силовых транзисторов преобразователя впервые были использованы отечественные бескорпусные МДП-транзисторы с индуцированным каналом 2П7169Б5.
Перечисленные отличия позволили увеличить КПД ВИП-2 до 80% по сравнению с 74% у ВИП-1.
Основные параметры ВИП-2: входное напряжение Uвх=20–40 В; выходное напряжение Uвых=5 В; ток нагрузки Iн=2 А; выходная мощность Рвых =10 Вт; КПД = 80%.
ИВЭП ВИП-2 выполнен в типовом металлическом корпусе (см. рисунок), который изготовлен из ковара. Вследствие большой удельной плотности, равной 8 г/см3, ковар обеспечивает достаточно хорошую защиту от всех видов ионизирующих излучений, присутствующих в космосе.
Электрическая схема ВИП-2 реализована на трех микросборках: МСБ управления, силовой МСБ и МСБ ОС (устанавливается на силовую МСБ). Подложки силовой МСБ и МСБ ОС изготовлены из поликора толщиной 0,5 мм. МСБ управления выполнена из стеклотекстолита толщиной 0,1 мм.
Бескорпусные элементы устанавливаются на МСБ по отработанной технологии, которая хорошо зарекомендовала себя в изделиях бортового назначения.
В ВИП-2 предусмотрена защита от короткого замыкания и от пониженного выходного напряжения.
В таблице приведены сравнительные характеристики ИВЭП с выходной мощностью Рвых =10 Вт и Uвых =5 В следующих предприятий: ЗАО "Спец-электронкомплект" (ВИП-2), НПП "ЭЛТОМ" (МП10) и ЗАО "ЭЛИН" (12СПН10).
Как видно из таблицы, ИВЭП ВИП-2 имеет лучшие характеристики в сравнении с аналогичными ИВЭП других отечественных изготовителей. Отметим, что характеристики ВИП можно существенно улучшить, если выполнить схему управления ВИП-2 на одном кристалле. Сейчас в НПЦ ЗАО "Спец-электронкомплект" ведутся работы в этом направлении.
Отзывы читателей
