ЖУРНАЛ СТА 1/2012

жающие преобразователи. Затем в со- ответствии с требованиями цифровых нагрузок промежуточное напряжение преобразуется в более низкие уровни стабилизированного напряжения от 3,3 до 0,8 В. На рис. 8 представлена упро- щённая структурная схема распреде- лённой системы электропитания с фор- мирователем промежуточной шины на- пряжения. Стабилизация напряжения выполняется понижающим стабилиза- тором с синхронным выпрямлением, для каждого номинального напряже- ния используется один стабилизатор (преобразователь типа POL – point-of- load – преобразователь, устанавливае- мый в непосредственной близости от запитываемой нагрузки). Обычно тре- буется два или более номинала выход- ного напряжения (для питания ядра FPGA, ячеек ввода/вывода, вспомога- тельных схем). Резервирование и другие необходимые функции усложняют си- стему, поэтому может возникнуть не- обходимость в применении дополни- тельных преобразователей DC/DC и POL для реализации этих функций. В каждой из ступеней преобразования напряжения происходит потеря энер- гии. Кроме того, существенные потери могут быть связаны с передачей энер- гии, поэтому не практикуется передача на значительные расстояния самых низких уровней напряжения, для кото- рых характерны большие токи, а сле- довательно, возможны большие рези- стивные потери энергии в длинных проводниках. Надо оценивать все преимущества и недостатки многократного преобразо- вания напряжения, возможные рас- стояния и необходимость в промежу- точном напряжении для питания раз- личных элементов схемы – всё это определяет общую архитектуру систе- мы. Выбор уровня напряжения проме- жуточной шины из значений 3,3; 5 или 12 В зависит от нескольких факторов: наличие изделий (оборудования) с определённым напряжением, расстоя- ние от преобразователя напряжения шины до точки применения, востребо- ванность выбираемого номинала про- межуточного напряжения в разных ме- стах системы. Использование промежу- точных шин с напряжениями 5 и 3,3 В цифровыми устройствами является од- ной из причин того, что эти шины обычно являются стабилизированны- ми. Промежуточная шина с напряже- нием 12 В стабилизирована в меньшей степени, так как она обычно использу- ется для питания менее чувствительных аналоговых нагрузок. Важно отметить, что при оценке тех- нических параметров на системном уровне КПД отдельного POL-преобра- зователя нет особого смысла учитывать. Различные POL-преобразователи тре- буют разной стабилизации напряжения промежуточной шины, и чем более строги будут требования ко входу POL- преобразователя, тем менее эффектив- ным будет преобразование на этой про- межуточной ступени. Поэтому при рас- чёте эффективности всей системы в со- вокупности с потерями на внутренних соединениях следует учитывать общие потери на всём каскаде преобразова- ний. Понижающие стабилизаторы типа POL используются с начала 60-х годов прошлого века. Они выполнены на ос- нове структуры без гальванической раз- вязки между входными и выходными цепями и характеризуются отличными статическими и динамическими пара- метрами при установке в непосред- ственной близости от цифровых нагру- зок. Новое поколение модулей, предла- гаемых компанией IR, имеет в своём со- ставе собственно понижающие пре- образователи и преобразователи типа POL. Новейшие 50-ваттные высоко- эффективные радиационно-стойкие DC/DC-преобразователи серии GH, предназначенные для формирования низковольтной промежуточной шины, к которой подключаются внешние по- нижающие POL-преобразователи, обес- печивающие стабилизированным элек- тропитанием (от 3,3 до 0,8 В) цифровую нагрузку, подробно представлены в [11]. Необходимо заметить, что преобразо- ватели серии GH фактически являют- ся первыми радиационно-стойкими DC/DC-преобразователями с гальвани- ческой развязкой, в состав которых вхо- дит синхронный выпрямитель, что обеспечивает повышение КПД. Разме- щаемые в непосредственной близости от нагрузки радиационно-стойкие DC/DC-преобразователи типа POL се- рий SBA и SBB с выходными мощно- стями 10 и 30 Вт подробно представле- ны в [12]. На рис. 9 показан внешний вид преобразователя серии SBB. Распределённая система электропи- тания с двукратным преобразованием напряжения, содержащая ведущие (ге- нераторы) и ведомые (потребители электроэнергии) импульсные источни- ки питания, может возбуждаться, даже если используемые источники устойчи- во работают в автономном режиме на резистивную нагрузку. Причиной воз- буждения импульсного преобразователя напряжения в распределённой системе питания является комплексный харак- тер входного сопротивления ведомых 36 СТА 1/2012 ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А www.cta.ru Шина питания КА Преобразователь промежуточной шины Преобразователи напряжения без гальванической развязки типа POL Цифровые сигнальные процессоры, процессоры обработки данных 5 В стаб. 1 В 28, 50, 70, 100 В постоянного тока SBB POL 2 SBB POL 2 SBB POL 2 Zx, GH 1 SBB POL 2 1,5 В 2,5 В 3,3 В 1 Серии изделий компании IR, используемых в качестве формирователей промежуточной шины питания. 2 Недавно выпущенные компанией IR стандартные преобразователи типа POL серии SBB (SBA). Рис. 8. Упрощённая структурная схема распределённой системы электропитания с формирователем промежуточной шины напряжения Рис. 9. Внешний вид POL-преобразователя серии SBB (габаритные размеры корпуса с учётом выводов и монтажных проушин – 60,96 × 50,8 × 8,51 мм) © СТА-ПРЕСС