【解決方案】電源管理-針對航太和國防的應用


加比諾-阿隆索

 


作者
Gabino Alonso 目前是 Power by Linear™ Group 的戰略營銷總監


介紹

ADI 公司廣泛的天線—位元解決方案組合,使當今關鍵任務和堅固耐用的先進飛機、空間系統和防禦平台成為可能。ADI 組件和高性能訊號鏈解決方案高度集成,可縮小尺寸、重量和所需功耗。高性能訊號鏈設備的最佳性能需要互補的低雜訊和高效電源管理解決方案。ADI 用於航太和國防電源系統的電源產品經過設計、開發和工廠測試,可達到或超過加固系統的性能和可靠性標準。除了有廣泛的產品選擇且具有高功率密度、高效率、低 EMI 性能和易用性的獨特組合。ADI 的電源產品組合分為兩大類:電源調節 和 電源監控、控制和保護。

本文重點介紹了一些非常適合下一代航太和國防應用的高可靠性電源管理產品。

 

產品可用性

在 ADI,產品有年份,而不是年代。ADI 的電源產品從發佈後可以使用數十年,我們認為應該避免過時。當無法避免時,會提前兩年通過符合 JESD48A 的產品停產通知通知客戶。ADI 通過對傳統產品的卓越長期支持,繼續支持 ADEF 市場的特殊需求。

 

100% 工廠測試

即使在惡劣的環境條件下,航太和國防電源管理解決方案也需要可靠性。ADI 的電源產品組合以行業領先的質量和可靠性繼續支持 ADEF 電源管理市場的特定要求。LT、LTC、LTM 和 LTP 產品有多種溫度等級可供選擇,為了保證性能,所有產品均在室溫下進行了 100% 電氣測試,符合數據表電氣特性限制。此外,帶有 🔴 突出顯示的數據表電氣特性是在高溫和低溫下進行的樣品電氣測試,符合數據表電氣特性限制。允許零故障。有關溫度等級的具體詳細信息,請參閱各個數據表。

圖 1. 根據數據表電氣特性限制在高溫和低溫下進行電氣測試的樣品。

 

軍用塑料級 MP 是一種商用現貨 (COTS) 解決方案,可在軍用溫度範圍內保證性能。MP 級裝置在高溫和低溫下進行了 100% 的電氣測試,包括額外的檢查、嚴格的過程控制、溫度循環以消除初期故障率以及增強的可靠性監控。可以通過考慮其他溫度等級來擴展裝置選項,例如高溫汽車 (H) 和工業 (I)。通過單擊選擇參數並選中溫度範圍代碼選項,在參數表中過濾這些溫度範圍。

表 1. 航空航天和國防電源管理產品溫度等級
選擇溫度等級 數據表性能隨溫度變化* 室溫測​​試 (25°C) 冷熱測試溫度* 熱樣品測試 冷態樣品測試
MP –55°C 至 +125°C 或 +150°C 100% –55°C 和 +125°C 或 +150°C 100% 100%
H –40°C 至 +125°C 或 +150°C 100% –40°C 和 +125°C 或 +150°C 100% 1000/lot
I –40°C 至 +85°C 100% –40°C 和 +85°C 1000/lot 1000/lot
* 或在數據表中指定

ADI 為空間合格的耐輻射 (RT) 電源產品提供多種線性穩壓器和開關穩壓器解決方案。

 

加速設計的強大軟體工具

ADI 提供完整的電源管理工具,使電源系統和電路的設計更加容易。使用 LTpowerPlanner ®進行系統級電源樹設計,從 LTpowerCAD ®開始尋找解決方案並優化電源設計,並使用 LTspice ®​​ 進行電路仿真。

 

延伸閱讀:
LTpowerCAD ® 操作方法介紹

LTpowerPlanner®

LTspice

 

圖 2. 電源管理工具套件。

 

μModule 穩壓器可在狹小空間內實現高效電源

μModule ®穩壓器是卓越的、完整的系統級封裝電源管理解決方案。該封裝包括控制器 IC、功率晶體管、電容器、補償電路和電感器。所有產品均按照數據表電氣特性限制在最終封裝中進行測試。增強的熱性能和解決方案尺寸是 μModule 設計理念的最前沿,可避免笨重的機械和熱緩解。設計了高效率和低 EMI,簡化了認證並縮短了設計時間。μModule 產品系列支持多種拓撲結構,包括降壓、升壓、降壓-升壓、隔離和反相,穩壓器。

許多 μModule 產品均採用 SnPb 表面處理的 BGA,並以封裝頂部標記 (e0) 為特色,同時還符合 JEDEC 標準 J-STD-609。要在其他產品系列中搜索 SnPb 表面處理,您可以在我們網站的參數表中添加和過濾終端表面處理 (PB) 。


圖 3. LTM4700 (BGA) 在 100 A 下從 12 V 降壓至 1 V 的封裝和熱圖像,氣流為 200 LFM,無散熱器。

 


☞延伸閱讀:LTM4700 μModule®DC/DC 穩壓器


 

使用 Silent Switcher 降壓穩壓器降低 EMI

相關影音請點我觀看 ► Silent Switcher

 

ADI 的電源產品組合中獨有的Silent Switcher ®穩壓器,在高開關頻率下提供高效率,同時保持超低 EMI 輻射 — 輕鬆通過 CISPR 25 Class 5 峰值 EMI 限制,同時在 2 MHz 開關頻率下工作並提供 95% 的效率。這些毫不妥協、功能豐富的開關穩壓器具有 5.5 V 至 65 V 的最大輸入電壓範圍,提供 1.2 A 至 20 A 的輸出電流,並具有 200 kHz 至 5 MHz 的可編程開關頻率。該技術的第二代 Silent Switcher 2 增加了內部旁路電容器和集成基板,以進一步改善 EMI。集成組件使低 EMI 設計對 PCB 佈局不敏感,簡化了設計和生產,降低了性能風險。Silent Switcher μModule 降壓穩壓器集成了電感器,進一步降低了設計和生產風險。

使用雙通道 4A 降低 EMI

圖 4. 採用雙通道 4 A、42 V、同步降壓 Silent Switcher 2 技術降低 EMI,靜態電流為 6.2 μA。

 

超低雜訊、高 PSRR、低壓差線性穩壓器

超低雜訊、超高 PSRR 低壓差 (LDO) 線性穩壓器是為精密傳感器、高速和高分辨率數據轉換器、頻率合成器和其他雜訊敏感設備提供經過良好調節的電源的重要組成部分。

ADI 的正負 LDO 穩壓器電源系列產品具有超低輸出噪聲和超高電源紋波抑制 (PSRR)。

LDO 穩壓器涵蓋 1.8 V 至 20 V(–20 V 至 –1.8 V)的寬輸入電壓範圍和 200 mA 至 500 mA 的寬輸出電流範圍。

許多 ADI 電源LDO 穩壓器可以輕鬆並聯,以進一步降低噪聲、增加輸出電流並將熱量散佈到更廣泛的 PCB 區域。

其他特性包括可編程電流限制和電源良好狀態,以及 VIOC 功能,當 LDO 穩壓器與開關穩壓器一起使用時,可最大限度地提高效率和系統瞬態響應。

表 2. PSRR 大於 70 dB 的高 PSRR LDO 穩壓器
  LT3093 LT3094 LT3042 LT3045
穩壓電壓 消極的 消極的 積極的 積極的
輸出電流 (mA) 200 500 200 500
輸出雜訊(10 Hz 至 100 kHz)(μV) 0.8 0.8 0.8 0.8
點噪音在 10 kHz (nV/√Hz) 2.2 2 2 2
1 MHz 時的 PSRR (dB) 73 74 79 76
可編程電流限制
可編程電源良好
VIOC 能力   –1 版本
可並行
快速啟動能力

ADI 還提供種類繁多的高性能線性穩壓器,其中包括高電壓 PNP 線性穩壓器。


相關穩壓器產品介紹:
LT3093
LT3094
LT3042
LT3045

LT8650S
LTC4366
LT4363


突波抑制器:過壓和過流保護

前端保護在面臨不可預測輸入的緊湊系統中尤為重要。ADI 的電源,突波抑制器保護解決方案涵蓋了軍用和航空電子標準(包括 ISO 7637-2、ISO 16750-2、MIL-STD-1275 和 DO-160)中記錄的所有突波和瞬態事件,而無需使用笨重的無源組件——它們不能保證供電,並且在將高能量分流到地時可能會永久損壞。

MIL-STD-1275D 100 V/500 ms 浪湧

圖 5. 使用DC2150A-C 演示電路的 MIL-STD-1275D 100 V/500 ms 突波抑制器測試。

 

通過使用 MOSFET 將最大輸出電壓推至用戶編程等級,ADI 的電源保護解決方案具有對瞬態事件的精確穿越操作,確保可靠操作而不是斷開連接。突波抑制器還增加了在擴展故障時斷開輸出的能力,允許可編程電流限制和缺壓鎖定,並且通常在使用背靠背 MOSFET 時提供反向電池保護。

為了擴展輸出電流能力並減少高壓瞬變和故障期間的功率損耗,開關突波抑制器在提供高可靠性的同時實現了高效率運行。例如,LTC4366 LT4363 高壓突波抑制器可以簡化 MIL-STD-1275D 合規性。

ADI 還提供完整的過壓和過流保護解決方案系列,其中還包括可因故障而能斷開連結的產品。

 

結論

適用於下一代航太和國防應用解決方案的Power系列整合了高可靠性且堅固耐用的產品,可滿足長使用壽命和惡劣環境標準。其他資源包括產品數據表、增強型產品推薦 (AQEC) 部件列表、應用說明、技術文章、LTspice 演示電路、設計工具和EngineerZone ®。如有需要進一步的設計資源,歡迎聯繫安馳資訊。


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