eng
Выпуск #4/2010
Г.Рождественский, П.Бономорский, А.Руденко.
Модули питания ОАО "НПП "ЭлТом" для надежных применений
Модули питания ОАО "НПП "ЭлТом" для надежных применений
Просмотры: 3658
В 2001 году ОАО "НПП "ЭлТом" впервые в России и СНГ разработало и наладило производство унифицированных стабилизирующих источников вторичного электропитания (ИВЭП) в модульном исполнении, полностью на отечественной элементной базе. Работа проведена в интересах МО РФ для устранения зависимости производителей РЭА от иностранных поставщиков.
ОАО "НПП "ЭлТом" – это базовое предприятие для МО РФ в направлениях разработки, модернизации и серийного производства ИВЭП в модульном исполнении, а также изделий электронной техники (ИЭТ) для систем вторичного электропитания. Все изделия компании включены в Перечень ЭРИ, разрешённых к применению МОП 44 001. НПП "ЭлТом" – один из основных исполнителей КЦП "Альтернатива" в части подпрограммы ПП-3 "Альтернатива-ВИП", в обеспечение которой ведет работы в области электропитания перспективных образцов вооружений и военной техники пятого поколения. Постоянными заказчиками НПП "ЭлТом" выступают крупнейшие российские производители авиационной техники и приборов, производители средств связи и иной военной техники и вооружения.
Благодаря квалифицированным кадрам и технологической базе для разработки и изготовления измерительного и испытательного оборудования предприятие сертифицировано по ГОСТ РВ 15.002 – 2003, ГОСТ Р ИСО 9001 – 2001, РД В 319.015 – 2006 на соответствие системы менеджмента качества "Военэлектронсерт" и "Военный регистр".
Серийные модули класса DC/DC
ОАО "НПП "ЭлТом" серийно производит ряд унифицированных источников питания класса DC/DC категории качества "5" для военно-промышленного комплекса России. Все источники питания изготавливаются во фрезерованных металлических корпусах, что обеспечивает высокую стойкость к воздействию механических и климатических факторов, электромагнитных помех и т.д. Для удобства монтажа модули выпускаются с горизонтальным или вертикальным расположением выводов. Выводы допускают трехкратную перепайку без повреждения.
По своим конструктивным и электрическим параметрам серийно выпускаемые модули питания НПП "ЭлТом" не уступают большинству ИВЭП, производимых российскими компаниями. Отличительная особенность ИВЭП НПП "ЭлТом" – применение только отечественной элементной базы.
Основные электрические параметры ИВЭП компании НПП "ЭлТом":
номинальная выходная мощность – 5–50 Вт;
удельная мощность – до 670 Вт/дм3;
входные напряжения – 18–36; 9–36; 18–75 В;
число выходных каналов – 1; 2; 3;
выходные напряжения – 3,3; 5; 9; 12; 15; 27 В (на заказ возможны другие);
амплитуда пульсаций выходного напряжения –
не более 50 мВ;
суммарная нестабильность выходного напряжения – 3%;
переходное отклонение выходного напряжения –
не более 10%;
время установления выходного напряжения –
не более 0,1 с;
температурный диапазон – -60…100°С.
Все серийно выпускаемые изделия защищены от перегрузки по току и от короткого замыкания. Большинство моделей содержат ряд сервисных функций, таких как дистанционное включение/выключение внешним сигналом, подстройка выходного напряжения, синхронизация. Модули ИВЭП компании НПП "ЭлТом" уже зарекомендовали себя как неприхотливые и высоконадежные изделия, допускающие работу в широком спектре применений.
Перспективные разработки модулей ИВЭП
В течение последних лет был разработан ряд унифицированных модульных ИВЭП средней и большой мощности, помехоподавляющие фильтры (ППФ) к ним, а также модуль корректора коэффициента мощности (МКМ). В модулях ИВЭП применены схемотехнические решения, обеспечивающие переключение силовых ключей при нулевом напряжении между стоком и истоком ("zero voltage switching"), что резко снизило коммутационные потери в ключах. Таким образом, удалось получить коэффициент полезного действия до 90% наряду с высокой частотой преобразования.
Все модули ИВЭП имеют гальваническую развязку между входными и выходными цепями, между входными цепями и корпусом и между выходными цепями и корпусом. Благодаря внедрению конструкции, состоящей из нескольких печатных плат, в том числе и на теплоотводящем основании, применению планарных электромагнитных элементов, а также бескорпусных элементов удалось достичь беспрецедентно высокой удельной мощности преобразователей по сравнению с отечественными аналогами.
Модули ИВЭП построены на элементной базе отечественного производства категории качества "5". В них применены уникальные изделия собственного производства компании "ЭлТом". Разработанные модули ИВЭП находятся на одном уровне по совокупности основных характеристик с модулями питания зарубежного производства.
Все модули ИВЭП, ППФ и МКМ стойки к воздействию механических, климатических, биологических факторов, специальных сред и сред заполнения, соответствующих группе унифицированного исполнения 2У по ГОСТ РВ 20.39.414.1 с уточнениями до 3У по акустическому шуму (уровень звукового давления) и линейному ускорению, до 4У – по синусоидальной вибрации и механическим ударам одиночного и многократного действия. Указанные уровни воздействия согласуются с уровнями воздействий по группам исполнения аппаратуры 3.3.1–3.3.5 по ГОСТ РВ 20.39.304-98.
Модули ИВЭП класса AC/DC большой мощности
Модули ИВЭП большой мощности предназначены для применения в военной технике в качестве преобразователей переменного напряжения бортовой сети (например, летательных аппаратов) в постоянное напряжение шины питания распределенной системы энергоснабжения. Все они работают с трехфазным входным напряжением 200 В, 400 Гц, обеспечивают выходную мощность 1,5 кВт, выходные напряжения – 27; 40 и 48 В.
Характеристики ИВЭП AC/DC большой мощности:
диапазон изменения входного напряжения –
(0,93...1,05) Uном;
пульсации выходного напряжения – не более 3%;
пульсации выходного напряжения с фильтром –
не более 0,2%;
суммарная нестабильность выходного напряжения –
не более 2%;
КПД типовой – 89%;
удельная мощность преобразователя – 2660 Вт/дм3;
частота пульсаций выходного напряжения – 500 кГц;
диапазон рабочих температур – -60…100°С.
Модули ИВЭП обладают защитой от превышения выходного тока и от короткого замыкания, от превышения выходного напряжения, от пониженного и повышенного входного напряжения. Предусмотрена возможность включения (выключения) удаленным сигналом, синхронизации внешним сигналом, выдачи сигнала исправной работы, подстройки выходного напряжения в диапазоне (0,1…1,05) Uном.
Модули ИВЭП класса AC/DC требуют минимальной дополнительной "обвязки" (рис.1).
Модули ИВЭП класса DC/DC средней мощности.
Модули предназначены для применения в военной технике в качестве преобразователей постоянного напряжения высокого уровня (например, выпрямленного переменного напряжения) в постоянное напряжение шины питания распределенной системы энергоснабжения, а также для питания непосредственно аппаратуры (рис.2). Модули рассчитаны на номинальное входное напряжение 300 В и обеспечивают выходное напряжение 40 Вт с выходной мощностью 300 Вт или выходные напряжения 14 и 27 В с выходной мощностью 500 Вт.
Характеристики ИВЭП класса DC/DC средней мощности:
диапазон изменения входного напряжения – 255–345 В;
пульсации выходного напряжения – не более 2%;
пульсации выходного напряжения с фильтром –
не более 0,2%;
суммарная нестабильность выходного напряжения –
не более 2%;
КПД типовой – 90%;
удельная мощность преобразователя – 2165–3600 Вт/дм3;
частота пульсаций выходного напряжения – 500 кГц;
диапазон рабочих температур – -60…100°С.
Модули ИВЭП DC/DC обладают защитой от превышения выходного тока и от короткого замыкания, от превышения выходного напряжения, от пониженного и повышенного входного напряжения. Предусмотрена возможность включения (выключения) удаленным сигналом, синхронизации внешним сигналом, выдачи сигнала исправной работы, подстройки выходного напряжения в диапазоне (0,1…1,05) Uном.
Модули ИВЭП защищены от превышения выходного тока и от короткого замыкания, от превышения выходного напряжения. Предусмотрены включение (выключение) удаленным сигналом, выдача сигнала исправной работы, возможность подстройки выходного напряжения в диапазоне (0,95–1,05) Uном и выносная обратная связь.
Модули помехоподавляющих фильтров
Модули помехоподавляющих фильтров (ППФ) предназначены для уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения модулей ИВЭП (см. таблицу).
Коэффициент подавления помех контролируется в диапазоне 0,2–3 МГц. Сопротивление постоянному току – не более 20 мОм.
Модули ППФ разрабатывались вместе с модулями ИВЭП, что обусловило достижение наилучших характеристик выходного напряжения именно при их совместном применении (рис.3). В частности, удалось получить величину пульсаций выходного напряжения на уровне не более 0,2% от Uвых.
Модули корректора коэффициента мощности
Модули МКМ при применении в аппаратуре требуют минимальной дополнительной "обвязки" (рис.4). Они выдают сигнал исправной работы.
Характеристики модулей корректора коэффициента мощности:
входное напряжение – однофазное, 220 В, 50 Гц или 200 В, 400 Гц;
выходная мощность – 600 Вт;
выходное напряжение – 375 В;
диапазон изменения входного напряжения –
(0,93–1,05) Uном;
суммарная нестабильность выходного напряжения –
не более 5%;
удельная мощность преобразователя – 4670 Вт/дм3;
диапазон рабочих температур – -60…100 °С;
коэффициент мощности – не менее 0,98;
КПД типовой – 95%.
Схемотехнические решения модулей ИВЭП позволяют с минимальными усилиями расширить их номенклатурный ряд по диапазонам входного напряжения, выходной мощности и выходного напряжения. Для таких ИВЭП планируется разработка и модулей помехоподавляющих фильтров.
Модуль питания МИС2008
МИС2008 представляет собой высокоплотный импульсный стабилизатор напряжения без гальванической развязки (рис.5). Пока модуль МИС2008 выпускается по заказу с приемкой ОТК.
Его характеристики:
входное напряжение – 27 В,
выходное напряжение – 8 В,
номинальный выходной ток – 2 А,
частота преобразования – 1,2 МГц,
КПД – более 86%,
удельная мощность 7000 Вт/дм3.
МИС2008 имеет встроенную защиту от перегрузки по току и короткого замыкания в цепи нагрузки, а также функцию включения (выключения) внешним сигналом. Отличительная особенность МИС2008 – возможность изменения уровня выходного напряжения с 8 до 4 В при подаче внешнего управляющего сигнала.
В дальнейшем предполагается расширить номенклатурный ряд модулей ИВЭП с импульсной стабилизацией по мощности, входному и выходному напряжению, а также добавить возможность синхронизации внешним сигналом. Разработанное в ОАО "НПК "ЭлТом" уникальное схемотехническое решение позволит поднять КПД модулей до 95%.
Благодаря квалифицированным кадрам и технологической базе для разработки и изготовления измерительного и испытательного оборудования предприятие сертифицировано по ГОСТ РВ 15.002 – 2003, ГОСТ Р ИСО 9001 – 2001, РД В 319.015 – 2006 на соответствие системы менеджмента качества "Военэлектронсерт" и "Военный регистр".
Серийные модули класса DC/DC
ОАО "НПП "ЭлТом" серийно производит ряд унифицированных источников питания класса DC/DC категории качества "5" для военно-промышленного комплекса России. Все источники питания изготавливаются во фрезерованных металлических корпусах, что обеспечивает высокую стойкость к воздействию механических и климатических факторов, электромагнитных помех и т.д. Для удобства монтажа модули выпускаются с горизонтальным или вертикальным расположением выводов. Выводы допускают трехкратную перепайку без повреждения.
По своим конструктивным и электрическим параметрам серийно выпускаемые модули питания НПП "ЭлТом" не уступают большинству ИВЭП, производимых российскими компаниями. Отличительная особенность ИВЭП НПП "ЭлТом" – применение только отечественной элементной базы.
Основные электрические параметры ИВЭП компании НПП "ЭлТом":
номинальная выходная мощность – 5–50 Вт;
удельная мощность – до 670 Вт/дм3;
входные напряжения – 18–36; 9–36; 18–75 В;
число выходных каналов – 1; 2; 3;
выходные напряжения – 3,3; 5; 9; 12; 15; 27 В (на заказ возможны другие);
амплитуда пульсаций выходного напряжения –
не более 50 мВ;
суммарная нестабильность выходного напряжения – 3%;
переходное отклонение выходного напряжения –
не более 10%;
время установления выходного напряжения –
не более 0,1 с;
температурный диапазон – -60…100°С.
Все серийно выпускаемые изделия защищены от перегрузки по току и от короткого замыкания. Большинство моделей содержат ряд сервисных функций, таких как дистанционное включение/выключение внешним сигналом, подстройка выходного напряжения, синхронизация. Модули ИВЭП компании НПП "ЭлТом" уже зарекомендовали себя как неприхотливые и высоконадежные изделия, допускающие работу в широком спектре применений.
Перспективные разработки модулей ИВЭП
В течение последних лет был разработан ряд унифицированных модульных ИВЭП средней и большой мощности, помехоподавляющие фильтры (ППФ) к ним, а также модуль корректора коэффициента мощности (МКМ). В модулях ИВЭП применены схемотехнические решения, обеспечивающие переключение силовых ключей при нулевом напряжении между стоком и истоком ("zero voltage switching"), что резко снизило коммутационные потери в ключах. Таким образом, удалось получить коэффициент полезного действия до 90% наряду с высокой частотой преобразования.
Все модули ИВЭП имеют гальваническую развязку между входными и выходными цепями, между входными цепями и корпусом и между выходными цепями и корпусом. Благодаря внедрению конструкции, состоящей из нескольких печатных плат, в том числе и на теплоотводящем основании, применению планарных электромагнитных элементов, а также бескорпусных элементов удалось достичь беспрецедентно высокой удельной мощности преобразователей по сравнению с отечественными аналогами.
Модули ИВЭП построены на элементной базе отечественного производства категории качества "5". В них применены уникальные изделия собственного производства компании "ЭлТом". Разработанные модули ИВЭП находятся на одном уровне по совокупности основных характеристик с модулями питания зарубежного производства.
Все модули ИВЭП, ППФ и МКМ стойки к воздействию механических, климатических, биологических факторов, специальных сред и сред заполнения, соответствующих группе унифицированного исполнения 2У по ГОСТ РВ 20.39.414.1 с уточнениями до 3У по акустическому шуму (уровень звукового давления) и линейному ускорению, до 4У – по синусоидальной вибрации и механическим ударам одиночного и многократного действия. Указанные уровни воздействия согласуются с уровнями воздействий по группам исполнения аппаратуры 3.3.1–3.3.5 по ГОСТ РВ 20.39.304-98.
Модули ИВЭП класса AC/DC большой мощности
Модули ИВЭП большой мощности предназначены для применения в военной технике в качестве преобразователей переменного напряжения бортовой сети (например, летательных аппаратов) в постоянное напряжение шины питания распределенной системы энергоснабжения. Все они работают с трехфазным входным напряжением 200 В, 400 Гц, обеспечивают выходную мощность 1,5 кВт, выходные напряжения – 27; 40 и 48 В.
Характеристики ИВЭП AC/DC большой мощности:
диапазон изменения входного напряжения –
(0,93...1,05) Uном;
пульсации выходного напряжения – не более 3%;
пульсации выходного напряжения с фильтром –
не более 0,2%;
суммарная нестабильность выходного напряжения –
не более 2%;
КПД типовой – 89%;
удельная мощность преобразователя – 2660 Вт/дм3;
частота пульсаций выходного напряжения – 500 кГц;
диапазон рабочих температур – -60…100°С.
Модули ИВЭП обладают защитой от превышения выходного тока и от короткого замыкания, от превышения выходного напряжения, от пониженного и повышенного входного напряжения. Предусмотрена возможность включения (выключения) удаленным сигналом, синхронизации внешним сигналом, выдачи сигнала исправной работы, подстройки выходного напряжения в диапазоне (0,1…1,05) Uном.
Модули ИВЭП класса AC/DC требуют минимальной дополнительной "обвязки" (рис.1).
Рис.1. Основная схема включения модуля ИВЭП класса АС/DC. Конденсаторы С1, С2 – керамические, емкостью 2200–4700 пФ; конденсатор С3 – электролитический, емкостью 2200–10000 мкФ, ключ К1 – включение (выключение) внешним сигналом
Модули ИВЭП класса DC/DC средней мощности.
Модули предназначены для применения в военной технике в качестве преобразователей постоянного напряжения высокого уровня (например, выпрямленного переменного напряжения) в постоянное напряжение шины питания распределенной системы энергоснабжения, а также для питания непосредственно аппаратуры (рис.2). Модули рассчитаны на номинальное входное напряжение 300 В и обеспечивают выходное напряжение 40 Вт с выходной мощностью 300 Вт или выходные напряжения 14 и 27 В с выходной мощностью 500 Вт.
Характеристики ИВЭП класса DC/DC средней мощности:
диапазон изменения входного напряжения – 255–345 В;
пульсации выходного напряжения – не более 2%;
пульсации выходного напряжения с фильтром –
не более 0,2%;
суммарная нестабильность выходного напряжения –
не более 2%;
КПД типовой – 90%;
удельная мощность преобразователя – 2165–3600 Вт/дм3;
частота пульсаций выходного напряжения – 500 кГц;
диапазон рабочих температур – -60…100°С.
Модули ИВЭП DC/DC обладают защитой от превышения выходного тока и от короткого замыкания, от превышения выходного напряжения, от пониженного и повышенного входного напряжения. Предусмотрена возможность включения (выключения) удаленным сигналом, синхронизации внешним сигналом, выдачи сигнала исправной работы, подстройки выходного напряжения в диапазоне (0,1…1,05) Uном.
Модули ИВЭП защищены от превышения выходного тока и от короткого замыкания, от превышения выходного напряжения. Предусмотрены включение (выключение) удаленным сигналом, выдача сигнала исправной работы, возможность подстройки выходного напряжения в диапазоне (0,95–1,05) Uном и выносная обратная связь.
Рис.2. Основная схема включения модуля ИВЭП класса DС/DC. Конденсаторы С1, С3, С4, С6 – керамические, емкостью 2200–4700 пФ; конденсаторы С2 и С5 – электролитические, емкость С2 – 220–470 мкФ, С5 – 0–2200 мкФ, ключ К1 – включение (выкл) внешним сигналом
Модули помехоподавляющих фильтров
Модули помехоподавляющих фильтров (ППФ) предназначены для уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения модулей ИВЭП (см. таблицу).
Коэффициент подавления помех контролируется в диапазоне 0,2–3 МГц. Сопротивление постоянному току – не более 20 мОм.
Модули ППФ разрабатывались вместе с модулями ИВЭП, что обусловило достижение наилучших характеристик выходного напряжения именно при их совместном применении (рис.3). В частности, удалось получить величину пульсаций выходного напряжения на уровне не более 0,2% от Uвых.
Модули корректора коэффициента мощности
Модули МКМ при применении в аппаратуре требуют минимальной дополнительной "обвязки" (рис.4). Они выдают сигнал исправной работы.
Рис.3. Основная схема совместного включения модуля ИВЭП и модуля ППФ. Конденсаторы С1, С3, С4, С6 – керамические, С2 – электролитический, С5 – электролитический, устанавливается при длинных линиях (при необходимости) в непосредственной близости от нагрузк
Рис.4. Основная схема включения модуля МКМ. Конденсатор С – электролитический, емкостью 470 мкФ, F1 – предохранитель, ФЭМП – фильтр электромагнитных помех
Характеристики модулей корректора коэффициента мощности:
входное напряжение – однофазное, 220 В, 50 Гц или 200 В, 400 Гц;
выходная мощность – 600 Вт;
выходное напряжение – 375 В;
диапазон изменения входного напряжения –
(0,93–1,05) Uном;
суммарная нестабильность выходного напряжения –
не более 5%;
удельная мощность преобразователя – 4670 Вт/дм3;
диапазон рабочих температур – -60…100 °С;
коэффициент мощности – не менее 0,98;
КПД типовой – 95%.
Схемотехнические решения модулей ИВЭП позволяют с минимальными усилиями расширить их номенклатурный ряд по диапазонам входного напряжения, выходной мощности и выходного напряжения. Для таких ИВЭП планируется разработка и модулей помехоподавляющих фильтров.
Модуль питания МИС2008
МИС2008 представляет собой высокоплотный импульсный стабилизатор напряжения без гальванической развязки (рис.5). Пока модуль МИС2008 выпускается по заказу с приемкой ОТК.
Его характеристики:
входное напряжение – 27 В,
выходное напряжение – 8 В,
номинальный выходной ток – 2 А,
частота преобразования – 1,2 МГц,
КПД – более 86%,
удельная мощность 7000 Вт/дм3.
МИС2008 имеет встроенную защиту от перегрузки по току и короткого замыкания в цепи нагрузки, а также функцию включения (выключения) внешним сигналом. Отличительная особенность МИС2008 – возможность изменения уровня выходного напряжения с 8 до 4 В при подаче внешнего управляющего сигнала.
Рис.5. Основная схема включения модуля МИС2008. Конденсаторы С1, С2 – керамические, емкостью 1–470 нФ, С3 – керамический, емкостью ~3 мкФ, С4 – набор керамических и/или танталовых конденсаторов (их емкость рассчитывается из параметров импульса мощности, п
В дальнейшем предполагается расширить номенклатурный ряд модулей ИВЭП с импульсной стабилизацией по мощности, входному и выходному напряжению, а также добавить возможность синхронизации внешним сигналом. Разработанное в ОАО "НПК "ЭлТом" уникальное схемотехническое решение позволит поднять КПД модулей до 95%.
Отзывы читателей
