Современная электроника №4/2022

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 14 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2022 Радиационно-стойкие неизолированные импульсные стабилизаторы напряжения для локального преобразования энергии Рис. 1. Структурная схема преобразователей напряжения HNTA0510SS и HNFA0516SS В статье представлены радиационно-стойкие неизолированные преобразователи напряжения с низкими значениями выходных напряжений, предназначенные для размещения в непосредственной близости от нагрузки (Point-of-Load, POL) с существенным переходным током. Преобразователи разработаны и производятся китайской компанией, входящей в Китайскую корпорацию электронных технологий (China Electronics Technology Group Corporation – CETC) и предназначены для применения в распределённых системах электропитания бортовой аппаратуры авиационной и космической техники. Виктор Безродный Повышение производительности систем обработки и передачи инфор- мации в современной бортовой ави- ационно-космической аппаратуре требует применений микросхем циф- ровых сигнальных процессоров, FPGA, микросхем памяти, которым требуют- ся низкие напряжения питания от 0,8 до 3,3 В. При этом предъявляются весь- ма жёсткие требования к стабильности напряжения, так как напряжение мень- ше требуемого может привести к сни- жению быстродействия транзисторов логических схем. Кроме того, при пере- ходе цифровых схем от условий обра- ботки при низкой производительности к условиям при высокой производи- тельности возникают значительные переходные процессы в токе нагрузки. Импеданс электрической сети может вызвать задержку при обеспечении переходного тока, что приведёт к выхо- ду напряжения за пределы допустимо- го для обеспечения нормальной рабо- ты цифровых нагрузок. Существенно снизить влияние распределённой сети позволяет размещение источников питания в непосредственной близо- сти от нагрузки (Point-of-load, POL). Не- изолированные POL-преобразователи напряжения подключаются к промежу- точной шине напряжения с номиналом 5 или 12 В, которая формируется мощ- ным преобразователем. Системы пита- ния с промежуточной шиной широко применяются в телекоммуникацион- ном и сетевом оборудовании, автомо- бильном транспорте. Применение рас- пределённой системы электропитания позволяет управлять включением или отключением некоторых локальных узлов электронного оборудования для уменьшения общего потребления элек- троэнергии. Для обеспечения длитель- ных сроков функционирования аппа- ратуры ракетно-космической техники к элементной базе предъявляются исклю- чительно высокие требования к надёж- ности и стойкости к специфическим дестабилизирующим факторам кос- мического пространства. Особенно важно обеспечить стойкость элемент- ной базы бортовой аппаратуры к воз- действию ионизирующих излучений космического пространства по дозо- вым и одиночным эффектам. Для применений в распределённых системах электропитания современ- ных цифровых устройств аппарату- ры космических аппаратов компанией предлагаютсянеизолированные радиа- ционно-стойкие преобразователинапря- жения с различными выходными тока- ми. Рассмотримнедавнопредставленные модули питания типа POL HNTA0510SS и HNFA0516SS, созданные по гибрид- но-плёночной технологии. Хорошие динамические характеристики регули- ровки выходного напряжения и номи- нальные значения выходного тока 10 А (HNTA0510SS) и16A (HNFA0516SS) обе- спечивают полное соответствие требова- ниямк электропитаниюновогопоколе- ния FPGA (Field-ProgrammableGate Array) Vertex-7. Для обеспечения FPGAпитани- ем необходимо несколько различных низковольтных шин питания c различ- ными требованиями к напряжению и току. Чтобыизбежать повреждения FPGA, этишиныдолжнывключатьсяивыклю- чаться в определённой последователь- ности. Преобразователи HNTA0510SS и HNFA0516SS выполнены по одинако- вой схеме, имеют аналогичныефункци- ональные параметрыиотличаются толь- ко значениями выходного тока. Общие характеристики неизолированных стабилизаторов напряжения HNFA0516SS и HNTA0510SS ● Диапазон входного напряжения от 4,5 до 5,5 В, номинальное значение 5 В. ● Выходное напряжение от 0,8 до 3,3 В (регулируемое). ● Выходной ток 16 A (10 A для HNTA0510SS); ● КПД до 94%. ● Удельная мощность 150 Вт/дюйм 3 (93 Вт/дюйм 3 для HNTA0510SS). ШИМ- преобразователь V I C2 C1 C3 Trim Sense+ SS INH L1 L2 V O GND GND ШИМ- преобразователь Схемы для формирования контура обратной связи