В конце 90-х годов достижения в области создания высокоэнергетических силовых полупроводниковых приборов, микроэлектроники и микропроцессорной техники возродили концепцию «полностью электрифицированного самолёта» (All Electric Aircraft).
Одним из ее основных положений является переход на новую систему электроснабжения, рассчитанную на передачу большой мощности повышенного напряжения 270 (540) В постоянного тока.
В качестве промежуточного решения появилась концепция «более электрифицированного самолёта» — More Electric Aircraft. Необходимо заметить, что самолёт F-35 Joint Strike Fighter (JSF) прочно связан с данной концепцией, в нем, как и в некоторых других типах воздушных судов, для питания определённых систем применяется напряжение постоянного тока 270 В.
Для работы в таких системах электроснабжения предлагаются модульные однономинальные преобразователи напряжения, поставляемые под торговой маркой Wibbow. Они предназначены для обеспечения стабильным напряжением питания функциональной части аппаратуры. В таблице ниже представлена линейка модулей, рассчитанных для работы в сети с напряжением 270 В и допускающих его изменение в диапазоне от 155 до 425 В. Предлагаются модели для ряда мощностей: 150, 200, 250 и 2000 Вт.
DC/DC-преобразователи выполнены в корпусах из алюминия. Печатная плата помещена в металлический корпус и заливается специальным компаундом с высокой теплопроводностью. Компаунд защищает все компоненты модуля от влаги, вибраций и ударов, а также передаёт выделяемое тепло на поверхность корпуса. В корпусе установлены металлические экранирующие поверхности со всех сторон печатной платы. Размеры корпусов совместимы с форм-факторами Full Brick, ½ brick, ¼ brick. Расположение и функциональное назначение выводов соответствует нормам, принятым в промышленности.
Для повышения удельной мощности преобразователи выполнены на основе полумостовой симметричной топологии. Передача мощности происходит в двух квадрантах B-H-кривой и не требуются дополнительные элементы для возврата трансформатора в исходное состояние. В качестве выпрямителей во вторичной цепи используются синхронные MOSFET. Режим синхронного выпрямления обеспечивает высокий КПД и удельные массогабаритные показатели высокочастотных регулируемых преобразователей. Для регулирования применяется метод широтно-импульсной модуляции с постоянной высокой рабочей частотой (175 – 180 кГц). Для организации синхронного выпрямления на вторичной стороне преобразователей применяются микросхемы контроллеров с увеличенной мощностью каскада управления, которые требуют минимального количества внешних элементов и снабжены функцией программированного задания минимального времени открытого состояния транзистора.
Для обеспечения специальных требований при работе в составе комплексов электронной аппаратуры модули снабжены комплексом защит и сервисных функций: защита от перегрузки и короткого замыкания (при возникновении такого режима преобразователь переходит в пульсирующий режим работы и возвращается в нормальное состоянии при устранении причины перегрузки); защиты от пониженного входного напряжения и от превышения температуры корпуса модуля свыше заданного значения; подстройка выходного напряжения в пределах ±10% от номинального значения; включение и отключение внешним сигналом; подключение внешней обратной связи для компенсации падения напряжения на проводах, соединяющих выход преобразователя с удалённой нагрузкой; синхронизация частоты преобразования внешним синхросигналом (для некоторых моделей).
Нестабильность по сети и по нагрузке ±1%. Электрическая прочность изоляции 1500 В.
Диапазон рабочих температур от -55 до +105°С (температурный класс M), диапазон температур хранения от -55 до +125°С. Возможен заказ моделей с диапазоном рабочих температур от -40 до +105°С (температурный класс H).
Расчётное среднее значение времени наработки до отказа (Mean Time Between Failure, MTBF) составляет ≥400 000 ч (при температуре корпуса +25°C и условиях применения в приборном отсеке самолета); ≥1 400 000 ч (условия применения в стационарном наземном оборудовании).
Конструкция и производство модулей соответствуют требованиям многих национальных стандартов к электромагнитной совместимости и стойкости к воздействующим факторам внешней среды.
Основные параметры модулей питания для сети с постоянным напряжением 270 В
|
Заказной код |
Диапазон входного напряжения, В |
Выходное напряжение, В |
Выходная мощность, Вт |
Выходной ток, А |
Пульсация, (двойная амплитуда), мВ |
КПД, % |
Габариты, мм |
|
WIQ150-270WMS5PT |
155-425 |
5 |
150 |
30 |
<180 |
93 |
64×39×12,7 |
|
WIQ150-270WMS6PT |
155-425 |
6 |
150 |
25 |
<180 |
92 |
64×39×12,7 |
|
WIQ150-270WMS12PT |
155-425 |
12 |
150 |
12,5 |
<200 |
92 |
64×39×12,7 |
|
WIQ150-270WMS15PT |
155-425 |
15 |
150 |
10 |
<200 |
93 |
64×39×12,7 |
|
WIQ150-270WMS24PT |
155-425 |
24 |
150 |
6,25 |
<240 |
92 |
64×39×12,7 |
|
WIQ150-270WMS28PT |
155-425 |
28 |
200 |
7,14 |
<350 |
94 |
64×39×12,7 |
|
WIQ150-270WMS48PT |
155-425 |
48 |
150 |
3,12 |
<350 |
89 |
64×39×12,7 |
|
WIH250-270WMS5PT |
155-425 |
5 |
250 |
50 |
<300 |
90 |
58,6×61,6×12,7 |
|
WIF02K-270UMS28PT |
185-400 |
28 |
2000 |
71,4 |
<300 |
96,5 |
119×63,1×13 |
|
WIF02K-270UMS36PT |
185-400 |
36 |
2000 |
55,5 |
<300 |
96,4 |
119×63,1×13 |
|
WIF02K-270UMS48PT |
185-400 |
48 |
2000 |
41,7 |
<300 |
96,4 |
119×63,1×13 |
Для работы в сетях повышенного напряжения 270 В выпускаются также модули DC/DC-преобразователей с диапазоном входного напряжения 200-400 В и мощностным рядом 30, 40, 100, 120, 150, 200, 400, 450, 600, 700, 800, 1000 и 1200 Вт, выполненные в форматах Full Brick, ½ brick, ¼ brick и др. С параметрами этих модулей можно ознакомиться в брошюре «Преобразователи напряжения для высоконадёжных промышленных применений».