CC BY
45Новые ряды источников вторичного электропитания
Алексей Рыбак
Начиная с января 2000 г. ОКБ «Титан» и ООО «Силовая электроника», совместно выпускающие продукцию с товарным знаком «Континент»®, приступили к серийному производству новых источников вторичного электропитания (ИВЭП) мощностью 600 Вт (рис. 1). Это далеко не первый опыт работы специалистов группы «Континент» в области повышенных мощностей, однако если ИВЭП, выпускавшиеся ранее, разрабатывались как заказные (под конкретного потребителя), то в данном случае сделана ставка на универсальность. ИВЭП серии ЕСА601.1 уже включены в каталог встраиваемых блоков питания как стандартные изделия. Их технический уровень достаточно высок, чтобы привлечь потребителей, до последнего времени предпочитавших использовать мощные ИВЭП зарубежного производства. ИВЭП обладают повышенными удельно-объемными показателями (удельная мощность в зависимости от исполнения составляет от 250 до 370 Вт/куб. дм против 150-200 у большинства аналогов) и одновременно — высокими электрическими характеристиками и надежностью. Цена ИВЭП при этом значительно ниже стоимости зарубежных аналогов той же мощности с подобными функциональными возможностями и в зависимости от исполнения и объема партии составляет 320-400 у. е. Оптимального соотношения между ценой и качеством изготовители добились благодаря использованию современной схемотехники, новейшей специализированной элементной базы (к сожалению, в основном импортной) и удачным конструктивнотехнологическим решениям, позволяющим автоматизировать производство и встраивать ИВЭП в аппаратуру с любым видом охлаждения.
Функциональные возможности ИВЭП весьма широки. Предназначенные для подключения к первичной однофазной сети 220 В 50 Гц, ИВЭП оснащены корректором коэффициента мощности (ККМ), обеспечивающим синусоидальность тока потребления от сети. Это позволяет избавиться от импульсных токов значительной амплитуды, неизбежно возникающих в первичной сети при подключении к ней мощного ИВЭП без ККМ и способных не только привести к перегрузкам, но и вызвать пожар. Характерно, что благодаря оригинальным схемотехническим решениям введение ККМ в ИВЭП не привело к сколько-нибудь заметному увеличению стоимости.
Из других функциональных возможностей новых ИВЭП следует отметить наличие комплекса электронных защит, в том числе от перегрузки по току и короткого замыкания на выходе, от перегре-
ва, от превышения выходного напряжения и от обрыва проводов обратной связи, которая может быть выполнена «выносной». Последнее означает, что провода обратной связи подключаются непосредственно к нагрузке, где и обеспечивается стабилизация напряжения за счет компенсации потерь в выходных кабелях. Для наращивания мощности или резервирования допускается параллельное включение однотипных ИВЭП (количество не ограничивается) на общую нагрузку, причем их выходные токи автоматически выравниваются без снижения КПД. ИВЭП вырабатывают логический сигнал исправного состояния (в том числе в режиме параллельной работы), включение и выключение допускается производить по команде, а выходное напряжение может регулироваться внешним сигналом или регулировочным резистором. На выходе ИВЭП допускается устанавливать буферную аккумуляторную батарею, причем ИВЭП может быть оборудован необходимыми средствами ее контроля. Наконец, в ИВЭП предусмотрен вспомогательный выход с напряжением 12 В для питания (при необходимости) электрического вентилятора.
Разумеется, ИВЭП снабжены высокоэффективными помехоподавляющими фильтрами, исключающими необходимость применения дополнительных внешних фильтров. Их эффективность уже доказана на практике: партия ИВЭП эксплуатируется в аппаратуре московского НИИ Радио, весьма критичной к радиопомехам.
Основные технические характеристики ИВЭП в стандартном исполнении с выходным напряжением 12 В (весь ряд охватывает диапазон выходных напряжений от 5 до 60 В) следующие:
• ток нагрузки — 50 А;
• пульсация выходного напряжения от пика до пика — не более 70 мВ;
• суммарная нестабильность выходного напряжения — 1,5 %;
• КПД — 92 %;
• диапазон рабочих температур — от -10 до +50° С;
• наработка на отказ — 50 000 ч;
• габариты — 210x130x60 мм без кожуха, 230x133x80 в кожухе со встроенным вентилятором.
Базовая конструкция ИВЭП позволяет максимально быстро и с минимальными затратами обеспечить выполнение требований всех потребителей в части его конструктивного исполнения и условий эксплуатации, причем не только для промышленного, но и для военного применения. ИВЭП снабжен металлическим основанием, служащим теплоотводом при кондуктивном виде охлаждения (допу-
стимая температура основания — не более +75° С). В случае принудительного воздушного охлаждения расход воздуха должен составлять всего 0,3 куб. м/мин, причем воздушный поток направляют в канал, образованный основанием и расположенной напротив него печатной платой, где установлены все компоненты ИВЭП. Если же требуется естественное охлаждение, то на основание или вместо него может быть установлен радиатор.
Следует отметить, что при разработке конструкции особое внимание уделялось обеспечению облегченного теплового режима всех компонентов, так как он в значительной степени определяет надежность ИВЭП.
Вся схема управления ИВЭП выполнена по технологии поверхностного монтажа. Разработчики ИВЭП сознательно отказались от применения данной технологии в силовой части, так как это привело бы к значительному его удорожанию, а выигрыш в удельной мощности был бы несущественным. SMD-компоненты установлены с одной (внешней) стороны печатной платы, что позволяет легко автоматизировать их монтаж и, следовательно, повысить надежность и качество продукции.
ИВЭП могут использоваться для питания различной РЭА, в том числе в качестве первичного модуля для систем распределенного электропитания. В последнем случае потребителям предлагается еще и широкая гамма вторичных модулей — стандартных и модифицируемых DC/DC-преобразователей мощностью от 3 до 60 Вт на различное число выходов и различные напряжения. Среди них — встраиваемые преобразователи мощностью 7-60 Вт, а также 5- и 3-ваттные, предназна-
Рис. 2
ченные для монтажа непосредственно на печатную плату (рис. 2). Последние в части габаритно-присоединительных размеров являются аналогами изделий известной фирмы Traco power products. Основные характеристики наиболее популярных DC/DC — и AC/DC-преобразователей с товарным знаком «Континент»® приведены в [1], однако следует иметь в виду, что изготовители постоянно совершенствуют свою продукцию и пополняют ее ряды. В частности, в ходе недавно завершенной внутренней ОКР значительно обновлен ряд маломощных DC/DC-преобразователей. Теперь они выпускаются на входные напряжения 9-18, 18-36 и 36-72 В, а выходное напряжение может быть в пределах 5-24 В. Наряду с одноканальными преобразователями появились и двухканальные.
Удалось значительно повысить удельную мощность преобразователей. Так, в габаритах одноканального 3-ваттного преобразователя (например, на 12 В / 0,25 А) теперь выпускаются одно- и двухканальные преобразователи мощностью до 6 Вт (12 В / 0,5 А; ±12 В / 0,25 А). Появилась и модификация в металлическом корпусе.
Несмотря на значительное расширение рядов стандартных ИВЭП, принимаются заказы и на нестандартные изделия по техническим требованиям заказчика. Как правило, срок исполнения заказа — 2-3 месяца. Проводятся и заказные НИОКР, в том числе с приемкой заказчика. ИИ
Литература
1. Живая электроника России-2000. С. 70.
