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机载设备二次电源系统设计分析

李进利

兰州红海人力资源有限公司

摘要: 二次电源在工程中的应用十分广泛。在本文的研究中,主要结合飞机机载设备的研制,依照机载设备二次电源的设计要求,着眼于总体设计,分析了机载设备二次电源系统设计,仅供参考。
关键词: 机载设备;二次电源系统;设计
DOI:10.12721/ccn.2021.157288
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引言:在二次电源系统设计中,包含内容非常多,包括滤波器、熔断器等。在飞行器电源系统中,二次电源是极为重要的部分,对飞机安全飞行影响很大。为保证飞机的稳定性和可靠性,减少安全事故的出现,应该依照飞机电源系统各自特点,在了解飞机飞行情况的前提下,合理设计二次电源系统。

1二次电源系统分析

一般电源的实现方式主要可以分为两种,一种为分布式供电,另一种为集中供电。其中,在利用集中供电方式过程中,可以结合各用电设备的实际供电要求,在依照具体现状的前提下,对电源变换器进行设置,数量需要根据情况而定,母线电压由此集中变化后再统一分配给用电设备。通过对这种形式的应用,可以减少电源变换器的应用数量,增加输出功率,让转换效率全面提高。在利用这一手段时,整体的可靠性不高,在今后还需要不断优化。

在应用分布式供电方式过程中,电源能为各分系统或者用电设备配置相应的电源变换器,独立地进行供电。通过这种手段,能让电磁兼容性大大增强,有利于系统运行稳定性,也可以实现DC/DC转换器逐渐朝着模块化发展。通过分析可知,对模块化的DC/DC变换器进行有效利用,科学地对机载设备二次电源系统加以设计,能获得较为良好的成效,对设计有效性的提高很有益处。一方面,采取这种手段,能让系统的可靠度整体增强,对系统中的电缆网进行不断简化。同时,在这一方式的支撑下,可以对模块电源的反馈端、调整端进行合理开发运用,让系统的运行相对平稳。经分析,DC/DC模块的二次稳压功能良好,如若一次母线电压发生改变,能根据具体情况,对一次电压进行及时调整,让电压的运行能十分平稳,减少问题出现的次数。

2机载设备二次电源系统设计分析

在机载设备二次电源系统设计过程中,为保证各个环节的设计科学合理,一定要从总体设计出发,结合各个环节,合理地进行设计,提升设计有效性。通常,电压质量的好坏对不同部件工作的稳定性和可靠性影响非常大。并且,飞机电源的工作环境比较恶劣,所以在达到设计要求的同时,还需要对电源工作的温度环境、电磁兼容环境加以考量,以保证设计的精准度能整体提高[1]

2.1 电源输入设计

输入电路主要由两部分组成,分别为电阻串联和熔断器。其中熔断器发挥的作用很大,能对电路进行保护,保证电路运行的安全性、稳定性。在实际应用过程中,需要串入二次电源的输入端。在熔断器规格选择方面,应该对1.5~2倍的额定电流进行选择,如若在模块实际工作时,能在一个宽度较大的输入电压范围中工作,熔断器在额定电流选择方面,可以选择2倍额定电流。同时,利用两个相同额定电流的熔断器来进行并联应用,一个熔断器在支路上与一个限流电阻串联,阻值R要比熔断器的FUSE冷态电阻阻值大,一般在20倍左右。

2.2 电源输入滤波设计

对于DC/DC模块而言,主要是将直流转换成高频交流后,再将其转化为直流。在转换期间,由于受到颇多因素的干扰,极可能会有噪声等问题出现。分析得知,在输入端位置,如果有噪声问题存在,大多可分为两种,一种为传导噪声,另一种为辐射噪声[2]。滤波属于一种抑制传导干扰的手段,在电源传输端对滤波器加以连接,能让来自电源的噪声有效抑制,保证电源自身不会受到任何损害。借助滤波器,能对电源的产生进行严格管控。在传输线上的辐射发射方面,滤波器也能获得显著的抑制效果。在应用开关电源过程中,滤波器能满足电容的兼容性标准。滤波器在造型方面,需要对插入损耗、干扰频率等因素加以考量,在具体安装环节,要尽可能地靠近干扰源出口,输入线和输出线一定要保持距离,降低线缆出现二次污染几率。

2.3 DC/DC设计

为更好满足既定的标准和要求,达到耐欠压浪涌标准,保证机载设备在运行阶段,电压可以处于稳定状态。在正常工作过程中,如若电压出现下降情况,并下降到8V,持续时间为50ms之后,电压能恢复到原本状态,机载设备在运行期间,必须要做到连续不间断。在实际设计阶段,应该DC/DC模块供电利用,借助求中涵盖的降价功能,输出12V,5V,科学地对电源进行分类管理。同时,系统纹波不能大于100ppmV,整体的可靠度相对较高,12V为摄像头供电。在8V,50ms时,摄像头需要挂断一段时间,具体为50ms,且管理模块需要一直处于工作状态,保证设备不会出现重启的现象[3]

在输出电压计算方面公式如下:

Vout=R1×1.221/(R2+1.221)

在公式中:R1的取值为10kΩ,12V输出时,R2的取值为1.13kΩ,在15V输出时,R2的取值为3.23kΩ。

2.4 电子开关设计和可靠性设计

在对机载设备安装使用阶段,由于受到某种因素的干扰,非常有可能导致12V或5V电源电路源出现短路或者电流过大问题,应用熔断器进行设计,会导致熔断器熔断,必须要重新焊接。而电子开关则能在电源短路或者电流过大时,自动地对电源进行断开,在下次电源启动过程中,自动地将电源恢复,不会对机载设备的使用造成任何干扰。

在对元器件选择和利用期间,最为主要的是要保证可靠性,之后开展二次筛选试验,同时结合实际情况,科学地对降额设计工作加以开展。在进行三防设计过程中,主要是进行防潮,防烟雾以及防霉菌设计。为降低导线之间击穿等问题出现几率,应该在印制板、组件表面位置,适当的涂覆三防清漆,从而进一步提升电源的可靠性、稳定性。在电感应以及变压器等方面,可以采取浸漆的方式,以便潮气长期不会进入其中[4]

2.5 热设计和电磁兼容性设计

在开展热设计过程中,主要借助热传递特点,通过附加的冷却方式,对电子设备内部的所有元气软件温度加以管控,保证在设备工作环境下不会超过限额温度,能满足相应的标准和要求。在弹上电源中,需要对低功耗的器件进行高效利用,尽可能地对热器件数量加以减少,明确主要发热单元,对传热的途径充分了解,通过对电源内部热交换机制的合理应用,通过对传导等方式,加强对电源内部剩余热量的转移,并加大、加粗印制线的宽度,以便电源的效率可以达到良好提升的目的。

机载电子设备的种类较为复杂,数量非常多,设备之间会有较强的干扰性。为确保机载设备二次电源系统运行稳定,在实际设计过程中,一定要加强对电磁兼容性设计的重视。在航天中,要求通过电磁兼容标准项目有很多,包括电源线传导敏感度、电场辐射敏感度等。在设计环节,可以利用与DC/DC模块相配套的EMI滤波器,大幅度减小DC/DC交换器出现的高频反射微波电流,让公用输入母线不会受到任何干扰。在使用期间,为保证电磁的干扰可以降到最低,滤波器外壳需要大面积地和公用变换器外壳进行接地处理,全面促进接地性能的提升。

结束语:

综合而言,二次电源可以将直流电压转化为交流或者高压直流电压,是应急电源中极为关键的部分。通常,电压质量的高低对不同部件工作的可靠性有一定影响,并与工作的稳定性有较大关联性。近年来,科技水平大幅度提升,机载设备在对电源系统进行设计期间,提出的要求也明显提高,所以要加大对这一环节的重视,科学研究,不断对设计理念和方法进行创新,对设计流程加以优化,进而从整体角度提升二次电源系统设计有效性。

参考文献:

[1]王诗斌,陈金强,苏建.机载设备二次电源系统设计[J].现代电子技术,2018,35(20):183-185.

[2]李江勇,闯家亮,张峰.基于机载设备的电源处理流程设计[J].自动化技术与应用,2018,32(07):135-138.

[3]王斌,杨郑浩,邰永红.冗余电源技术在机载二次电源系统中的应用[J].航空电子技术,2019,44(03):36-38+51.

[4]张海安,李小月,王航海.机载设备二次电源系统设计[J].现代电子技术,2018,22(020):101-105.
姓名:李进利  职称:助理工程师 学历:大专  单位:兰州红海人力资源有限公司  研究方向:1、二次电源设计;2、IGBT驱动技术应用