Радиационно-стойкие DC/DC-преобразователи для систем электропитания с постоянным напряжением 100В

Использование в системах электропитания современных космических аппаратов (КА) промежуточного напряжения постоянного тока 100 В требует применения в распределённой части системы вторичного электропитания модулей, формирующих напряжения в диапазоне от 3,3 до 15 В для питания дискретных электрических компонентов, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), памяти и другого электронного оборудования. Модули преобразователей напряжения должны длительное время работать в условиях воздействия полей ионизирующих излучений космического пространства без отказов, сбоев и без ухудшения технических параметров.

Радиационно-стойкие гибридно-плёночные DC/DC- преобразователи, предназначенные для работы в системах электропитания КА со стабилизированным промежуточным напряжением постоянного тока 100 В, выпускает китайская компания ECRI Microelectronics (East China Research Institute of Microelectronics), входящая в Китайскую корпорацию электронных технологий (China Electronics Technology Group Corporation — CETC).

Серия HDCD/100 предназначена для применения в условиях воздействия ионизирующих излучений космического пространства и характеризуется устойчивостью к дозовым и одиночным эффектам: уровень дозовой стойкости 100 крад (Si), уровень чувствительности к тяжёлым заряженным частицам (ТЗЧ) с линейными потерями энергии (ЛПЭ) до 65 МэВ∙см²/мг. Устройство с этими показателями радиационной стойкости могут эксплуатироваться в КА с длительными сроками активного существования на геосинхронных орбитах. Основные технические характеристики преобразователей серии HDCD/100 c выходными мощностями от 5 до 65 Вт приведены в таблице ниже.

Серия	Выходная мощность, Вт	Входное напряжение, В	Выходные напряжения, В	Габариты (Д×Ш×В), мм	Масса, г
HDCD/100-xx-5/x	5	80…120	3,3;5; 12; 15;±5;±12	37,33×28,94 ×8,90	32…38
HDCD/100-xx-15/x	15	80…120	3,3;5; 12; 28;±12;±15	37,33× 28,94 ×8,90 54× 29 ×10,66 (двухканальные модели)	32…38 52…58 (двухканальные модели)
HDCD/100-xx-20/xx	20	80…120	3,3;5;12;±12;±15	73,33× 28,50 ×10,16	52…58
HDCD/100-xx-30/xx	30	80…120	5; 12; ±5;±12;5/±12	76,7× 38,60 ×10,66	75…85
HDCD/100-xx-65/xx	65	80…120	28	76,7× 38,60 ×10,66	80±5

Для сокращения компонентов, повышения рабочей частоты и уменьшения размеров силового трансформатора и выходного дросселя для создания модулей серии HDCD/100 применяется однотактная прямоходовая структура с регулированием методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с постоянной рабочей частотой, резонансным размагничиванием магнитопровода силового трансформатора и трансформаторной развязкой в контуре обратной связи. При этом обеспечивается высокая частота преобразования (типовое значение 300 кГц), минимизация компонентов и высокая надёжность. Трансформаторная развязка в петле обратной связи используется для обеспечения замкнутого контура управления и повышения уровня дозовой стойкости импульсного преобразователя. Улучшаются динамические характеристики и коэффициенты нестабильности по току и напряжению.

Общие характеристики DC/DC-преобразователей серии HDCD/100:

• Диапазон рабочих температур – 55…+125ºС;
• Входные, выходные цепи и металлический корпус изолированы друг от друга;
• Фиксированная частота преобразования от 260 до 360 кГц (типовое значение 300 кГц);
• Сервисные функции: защита от короткого замыкания, дистанционное включение/выключение, защита от пониженного входного напряжения, регулировка выходного напряжения (для одноканальных моделей);
• Рассчитанное значение MTBF более 2×10⁵ час (для условий орбитального полёта);
• Уровень дозовой стойкости 100 крад (Si);
• Стойкость к воздействию ТЗЧ с ЛПЭ до 65 МэВ∙см² /мг.

Для подавления помех в модулях преобразователей используются фильтры радиопомех, как во входных, так и выходных цепях. Для дополнительного ослабления кондуктивных помех от импульсных преобразователей напряжения на входе предлагаются модули фильтрации серий HFH100 и HFE100.

Применение фильтров значительно снижает уровень пульсаций напряжения на входе DC/DC-преобразователя. Коэффициент ослабления помех фильтрами HFH100-461-50/80 и HFE100-461-100/300 на частоте 200 кГц – 35 дБ, на частоте 500 кГц – 45 дБ, на частоте 1000 кГц – 40 дБ, на частоте 2000 кГц – 40 дБ.

Фильтры выполнены по гибридно-плёночной технологии в металлических корпусах. Основные технические параметры фильтров представлены в таблице ниже.

Модель	Мощность, Вт	Входное напряжение, В	Проходной ток, A	Габаритные размеры (Д×Ш×В), мм	Масса, г
HFH100-461-50	50	80…120	0,5	51× 28,94×8,68	30…40
HFH100-461-80	50	80…120	0,8	51×28,94×8,68	30…40
HFE100-461-100	100	80…120	1	76,7× 38,6×10,66	75…85
HFE100-461-300	100	80…120	3	76,7× 38,6×10,66	75…85

Поставка преобразователей напряжения серии HDCD/100 в Россию осуществляется без оформления экспортной лицензии.