Современная электроника №4/2022

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 15 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2022 Рис. 2. Внешний вид конструкции модуля преобразователя напряжения HNFA0516SS Рис. 3. Типовая схема подключения преобразователя напряжения ● Структура: понижающий Buck- преобразователь. ● Частота преобразования: фиксиро- ванная частота от 395 до 585 кГц, ти- пичное значение 500 кГц. ● Сервисные функции: защита от ко- роткого замыкания, дистанционное включение/выключение. ● Диапазон рабочей температуры от –55 до +125°C (основание корпуса). ● Габаритныеразмеры:27,07 × 27,07 × 7,81мм (27,57 × 27,57 × 8,9ммHNTA0510SS). ● Масса: 17 г ( ≤ 20 г HNTA0510SS). ● Суммарная накопленная доза 100 крад. ● Стойкость к воздействию тяжёлых за- ряженных частиц с линейными поте- рями энергии (ЛПЭ) 75 МэВ·см 2 /мг. ● Значение MTBF 3 × 10 6 час, рассчита- но для условий орбитального косми- ческого полёта (SF) при температуре корпуса +25 ° С. Функциональная структурная схема преобразователей показана на рис. 1. Для формирования сдвоенной схемы понижающего Buck-преобразователя с параллельной чередующейся схе- мой используются два кристалла RS0508BCD. Кристалл RS0508BCD объе- диняет радиационно-стойкие силовые МОП-транзисторы и схемы управле- ния. Сдвоенный чередующийся парал- лельный выход обеспечивает номи- нальное значение тока нагрузки 16 A (10 A для HNTA0510SS). Преимуществом подобной схемы является то, что мож- но избежать концентрации внутрен- ней рассеиваемой тепловой мощно- сти источника питания, распределить тепло более равномерно на поверхно- сти основания корпуса и получить в то же время лучшие динамические харак- теристики, чтобы полностью соответ- ствовать строгим требованиям к элек- тропитанию FPGA V7. Конструктивно преобразователь выполнен в корпусе из высокока- чественной холоднокатаной стали. Крышка приваривается с применени- ем энергосберегающей технологии. Металлический корпус преобразовате- лей имеет высокое значение теплопро- водности. В табл. 1 приведены тепловые сопротивления модулей, выраженные в ° С/Вт рассеиваемой мощности. Для поддержания температуры корпуса ниже +125 ° С должен использоваться дополнительный теплоотвод. Значе- ние теплового сопротивления исполь- зуется для определения температуры перегрева модуля относительно окру- жающей среды и определения темпера- туры окружающей среды, при которой модуль может работать без радиатора. Внешний вид модуля HNFA0516SS пока- зан на рис. 2. Типовая схема подключения преоб- разователя приведена на рис. 3. Рассмотрим назначение выводов преобразователей напряжения и сер- висные функции. Мягкий запуск Подключением конденсатора C SS между выводами SS (Soft Start) и GND можно управлять скоростью нарас- тания выходного напряжения V OUT для осуществления функции мягко- го запуска, который используется для предотвращения выброса выходного напряжения, что может вызывать воз- никновение тока перегрузки на шине электропитания. Внутри корпуса стаби- лизатора между выводом SS и GND уста- новлен конденсатор ёмкостью 22 нФ. Когда к выводу SS не подключён внеш- ний конденсатор, время установления напряжения на выходе составляет око- ло 3,1 мс. В том случае, когда необхо- димо увеличить время установления выходного напряжения, необходимо добавить внешний конденсатор. Вре- мя установления выходного напряже- ния может быть определено по следу- ющей формуле: t SS = V REF × (С SS + 22 нФ) /I SS , (1) где C SS – значение ёмкости конденсато- ра для задания времени запуска в нФ; V REF – опорное напряжение, типичное значение 0,792 В; I SS – выходной ток из вывода SS, типичное значение 5,6 мкА. Управление включением/ выключением Вывод INH предназначен для орга- низации внешнего управления вклю- чением/выключением модуля источни- ка питания. Входная схема командного входа дистанционного включения/ выключения внутри преобразователя приведена на рис. 4. Вывод INH подключён к шине пита- ющего напряжения через «вытяги- вающий» резистор 100 кОм (R1), установленный внутри модуля преоб- разователя. Уровень напряжения на вводе INH может управляться внеш- ним переключателем S. Когда ключ S замкнут, и уровень сигнала низкий (< 0,5 В), устройство прекращает рабо- ту, и выходное напряжение не фор- мируется; когда S разомкнут, уровень напряжения на входе INH высокий, и модуль работает в нормальном режи- ме и формирует выходное напряжение. Источник стабилизированного напряжения + V I V I SS INH GND GND Trim Sense+ V O C1 C2 C3 R L R L 1 4 3 2 8 5 6 7 – Таблица 1. Тепловые сопротивления неизолированных преобразователей Модель Внутреннее тепловое сопротивление, ° С/Вт Размер теплоотвода, мм Рассеиваемая мощность, Вт Материал теплоотвода HNFA0516SS 2,82 240 × 100 × 2 7,2 Медь HNTA0510SS 2,52 240 × 100 × 2 3,3 Медь