Постановка задачи синтеза

При разработке ИВЭ необходимо ориентироваться на имеющийся задел функциональных узлов ИВЭ и выпускаемые промышленностью микросхемы, диодные и транзисторные сборки, из которых сравнительно быстро могут быть получены и апробированы ИВЭ на соответствие заданным техническим характеристикам. При функционально-узловом методе проектирования не только сокращаются сроки разработки, но и гарантируется получение максимальных массогабаритных показателей и надежности. Пользоваться справочником при выборе элементов схемы ИВЭ можно только на предварительном этапе проектирования. Окончательный выбор элементов производится после уточнения их характеристик и параметров по данным, приведенным в ТУ.

На массогабаритные показатели, к. п. д., надежность существенное влияние оказывают параметры питающей сети, характер изменения тока нагрузки, климатические и механические воздействия.

Широкое распространение для питания РЭА получили сети переменного тока напряжением 200 В с частотой 400 Гц. Напряжение с частотой 400 Гц получают от электромашинных преобразователей, автономных дизельных или газотурбинных электростанций, выходное напряжение которых стабилизировано с точностью до ±3%. Применение напряжения повышенной частоты имеет преимущество, прежде всего в уменьшении массы и габаритов трансформаторов.

Особое внимание необходимо обращать на диапазон изменения температуры окружающей среды, местные перегревы, разброс параметров и необходимые запасы по отношению к предельно допустимым электрическим параметрам элементов, примененных в схеме. При правильном учете всех вышеперечисленных факторов существенно повышается срок службы, надежность и стабильность работы ИВЭ[1].

ИВЭ использующие импульсные методы преобразования и стабилизации обладают рядом преимуществ по сравнению с линейными стабилизаторами и преобразователями на основе трансформаторов. К ним можно отнести такие свойства: компактность и высокий коэффициент полезного действия, большую плотность транспортируемой потребителям мощности (доходящую до 30 Вт/см³)[2]. Вместе с тем уровень пульсаций выходного напряжения (в том числе и по высшим гармоникам) не может быть снижен менее чем 20 мВ [2]. Частота работы импульсных преобразователей колеблется примерно от 1 КГц до 600 КГц.

Отличительная черта ИВЭ – жесткие требования к качеству выходных напряжений, заключающиеся в высокой стабильности уровня напряжений, малых пульсациях, и повышенной надежности энергоснабжения.

Электрические требования касаются, в основном, необходимых значений и показателей качества выходных напряжений и токов источника. Самое важное из эксплутационных требований – надежность функционирования при определенных внешних условиях. Конструкторско-технологические требования ориентируют разработчика в выборе элементной базы, определяют допустимые массу, объем, форму источника, а также накладывают ряд ограничений на отдельные показатели конструкции (вибропрочность, влагостойкость и т. д.). К ним также относятся требования уровня миниатюризации.

Требования по миниатюризации ИВЭ мощных приборов должны учитывать, что в его состав включаются энергоемкие компоненты и что в силовой цепи источника протекают значительные токи. При современном состоянии элементной базы удается микроминиатюризировать многие функциональные узлы, входящие в модули управления, защиты. Однако, миниатюризировать силовую цепь источника удается крайне редко, что непосредственно связано с уменьшением тепловыделения в силовой цепи источника.

Основной трудностью остается удовлетворение всей совокупности требований к источнику питания, поскольку улучшая отдельные показатели ухудшаем другие и в целом выигрыш становится малозначительным.

Сказанное подтверждает мнение о том, что традиционными методами и уже освоенными приемами существенного повышения качества разрабатываемой аппаратуры добиться нельзя. Вот почему сегодня усилился поиск новых схемотехнических решений в области ИВЭ. Особенно ценными являются те, которые позволяют улучшить если не все, то хотя бы несколько показателей качества. Только такими решениями удается преодолеть противоречивость требований к современной РЭА.

Литература.

1. Проектирование стабилизированных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры/Л. А. Краус, Г. В. Гейман, М. М. Лапиров-Скобло, В. И. Тихонов – М.: Энергия, 1980. – 288с.

2. И. М. Готлиб. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы. Москва: Постмаркет, 2000. – 552 с.