機載計算機電源的小型化途徑

機載計算機是一種抗惡劣環(huán)境計算機，其電源部件也必須滿足抗惡劣環(huán)境的要求，例如必須適應－55℃～＋60℃的環(huán)境溫度和較寬的輸入電壓變化范圍；還要耐振動、撞擊，抗電磁干擾等高可靠性要求。因此，在分析和探討電源小型化的方案時,須考慮到工作在惡劣環(huán)境下仍然滿足各項電氣性能指標。

采用功率密度更大的DC/DC變換器模塊

隨著功率電子學的興起與快速發(fā)展，DC/DC變換器集成電源模塊已被大量開發(fā)并投放市場，而且得到了越來越廣泛的應用，但各供應商生產的模塊電源，其工作頻率、變換效率各不相同，在輸出功率相同的情況下，體積、重量相差較大，同時應用環(huán)境也各不相同，因而設計體積小、重量輕，又能適應惡劣環(huán)境下使用的電源部件，真正可選用的電源模塊并不多，只有幾種國外電源模塊可選用，如美國的VICOR、abbott，法國的GAA等電源模塊。

優(yōu)先選用具有多路輸出電壓的電源模塊

單路電壓輸出與多路電壓輸出的電源模塊，各有優(yōu)缺點，前者只有一路輸出電壓，是直接受調控的，因而輸出電壓的精度高，后者輸出電壓好幾路，但只有主回路輸出的電壓精度高，其余的是間接受到控制，因而輸出電壓的精度比較低。由于多種電壓要由多塊單輸出模塊來實現(xiàn)，所以要比直接采用多路電壓輸出模塊體積大。為了減小體積和重量，在滿足技術要求的前提下，應優(yōu)先選用多路電壓輸出的電源模塊，如美國的abbott和法國的GAA模塊都有多路輸出。

采用低壓差線性集成穩(wěn)壓器作為二次穩(wěn)壓

在普遍采用開關式集成穩(wěn)壓模塊的情況下，線性集成穩(wěn)壓器（特別是低壓差的線性集成穩(wěn)壓器）仍然廣泛地被采用。例如采用三端低壓差線性集成穩(wěn)壓器，將5V經(jīng)二次穩(wěn)壓得到3.3V，將±15V經(jīng)二次穩(wěn)壓獲得精密的±10V電源。

必要的少量外圍分立元件也盡量采用體積小、重量輕的片式表面貼裝元件

采用集成電源模塊組成的電源部件，仍有少量的分立元件，如濾波用的電感器、X電容器和Y電容器，以及調節(jié)電壓的電阻器等，也一律采用貼片式。

電源部件所需的某些非標準輸出電壓，當無法從單塊電源模塊獲得時，可采用標準電壓輸出的小型電源模塊，進行相互串聯(lián)得到.例如將體積小的±15VGAA電源模塊作單路輸出而得到±30V，再相互串聯(lián)得到±60V。

當一家供應商不能滿足體積、重量要求時，可采用多家供應商提供的電源模塊進行組合設計。

要減小整個電源的體積和重量，將電源模塊基板貼在機箱內壁利用金屬殼體散熱是非常必要的。

某機載計算機電源的小型化設計

某機載計算機對電源的技術要求

（1）輸入電壓28.5V（23～32VDC）；
（2）輸出電壓
電壓種類＋5V±15V±24V±60V＋12V
輸出電流5A0.8A2A0.1A0.2A
穩(wěn)壓精度≤±1％≤±1％≤±1％≤±2％≤±2％
紋波燥聲Vpp≤50mV≤80mV≤100mV≤100mV≤100mV
（3）工作溫度－55℃～＋60℃；
（4）外形尺寸178mm×105mm×20mm；
（5）重量≤0.5kg；
（6）滿足其它機載條件。

根據(jù)技術要求確定電源部件的設計方案

根據(jù)該電源部件輸出電壓種類多，給定的外形尺寸小，且輸入電壓變化范圍大，工作溫度范圍寬等特點，必須選用小型、高可靠性的軍檔電源模塊。

（1）5V（5A），±15V（0.8A）選用美國生產的abbott三路輸出NB50TM/5/15/15—C電源模塊，該模塊輸出5V（5A），±15V（0.83A），工作溫度－55℃～＋100℃，金屬殼封裝，外形尺寸為76.2mm×50.8mm×9.7mm，其性能滿足設計要求。
（2）±24V（2A）選用兩塊美國生產的VICOR電源模塊MIJ23MX/S，該模塊輸出24V（3.1A），工作溫度－55℃～＋100℃，外形尺寸為57.9mm×45.7mm×12.7mm，其性能滿足設計要求。
（3）±60V（0.1A），＋12V（0.2A）分別選用法國生產的GAA電源模塊MGDB04JF（/T）和MGDS04JE（/T），前者輸出±15V（130mA）或30V（130mA），后者輸出＋12V（330mA）,工作溫度均為－55℃～＋100℃，外形尺寸為32mm×19.3mm×7mm，利用前者兩塊串聯(lián)可得60V電壓，性能滿足設計要求。

圖題：電源電路圖

電源電路的組成

電源電路見圖中電源電路圖。

散熱與分立元器件的處理

（1）由于各種電源模塊的厚度不同，為了將模塊基板貼靠箱體散熱，在計算機箱體的后壁作適當結構處理，使不同高度的模塊基板都能緊靠機箱后壁，并在中間涂導熱膠或散熱護墊，以減少接觸熱阻。
（2）濾波電容采用CA45、CAK45型片式固體電解質鉭電容器，其外形最大尺寸為7.3mm×4.3mm×2.8mm，濾波電感采用小型磁芯繞制的電感器。
（3）28.5V輸入端采用TVS瞬變電壓吸收二極管（1.5KE43A）和小型的抗干擾濾波器。

應用效果

該電源部件中的所有元器件全部組裝在178mm×105mm的板面內，元器件最大高度≤13mm，重量≤0.5kg。電源經(jīng)各項性能測試和高低溫實驗，并與計算機聯(lián)試，其各項技術性能均達到設計要求，滿足整機需要。