حلول إمدادات الطاقة المعيارية للجيش ص&D: تمكين عالية-الدقة الرادار ، ومولدات الإشارة ، والانوساخ

3. حلول الطاقة الدقيقة لمولدات الإشارة

مولدات الإشارة ، وخاصة تلك التي تعمل على ترددات الميكروويف (> 40 جيجا هرتز)، يطلب قضبان طاقة نظيفة ومستقرة بشكل استثنائيللحفاظ على سلامة الإشارة. حتى امدادات الطاقة الدقيقة أو الصليب-يمكن أن يؤدي تداخل القناة إلى تدهور ضوضاء الطور القابل للقياس والتشويه التوافقي.

3.1 الضوضاء-بنية التصميم الحساسة

لتحقيق مستويات تموج إمداد الطاقة أقل من 5MVP-P ، تتبنى مولدات الإشارة الحديثة أ متعددة-مرحلة تصفية العمارة، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه:

الشكل: بنية تصفية طاقة مولد الإشارة

• PFC (تصحيح عامل الطاقة): يشكل الشكل الموجي الحالي للإدخال ويحسن الكفاءة.

• π مرحلة التصفية: يخفف عالية-ضوضاء تبديل التردد والوضع التفاضلي EMI.

• العاصمة-محول العاصمة (التبديل قبل-أنظمة): يوفر تحول الجهد والعزلة.

• LDO منظم: المرحلة الخطية النهائية تضمن فائقة-انخفاض الضوضاء الإخراج (<5mVp-p), critical for LO chain.

المرجع: Keysight Technologies ، “تصميم منخفض-إمدادات طاقة الضوضاء لأدوات RF”
تنزيل الورقة البيضاء

3.2 العزلة لمنع الحديث القناة

لمتعدد-مصادر التعديل الرقمي قناة ، عزل السكك الحديدية ضروري لمنع الصليب-تشويه تعديل القناة. يتلقى كل مسار إشارة عادةً العاصمة المعزولة الخاصة به-إمدادات الطاقة DC ، مصممة مع:

• محولات مع بكرة مقسمة أو نوى محمية

• شائع للغاية-مرشحات رفض الوضع

• تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور دقيق مع طائرات أرضية مستقلة

مقارنة الأداء:

(انظر الشكل: قناة المقارنة بين أداء القناة)

مصدر البيانات: Rohde & ورقة شوارز الأبيض ، “سلامة الطاقة في مولدات إشارة الميكروويف”
مصدر

3.3 دراسات حالة التطبيق

يجب أن تكون هذه الأنظمة وعرة وخفيفة الوزن و EMI-هادئ – جميع الخصائص التي تتفوق فيها أنظمة الطاقة المعيارية بشكل كبير على PSUs الخطي التقليدي.

4. تصميم الطاقة لمذبحة المعدات الدقيقة

عالي الحديث-تتطلب تذبذبات الأداء المستخدمة في الاختبارات العسكرية والفضائية فائقة-ضوضاء منخفضةب متعددة-عزل قوة المجال، و الاستقرار الشديد لضمان التقاط شكل موجة دقيقة في ظل ظروف قاسية. هذه المتطلبات حاسمة بشكل خاص في ارتفاع-نماذج النطاق الترددي (> 1 جيجاهرتز) تستخدم للنبض الكهرومغناطيسي (EMP) التوصيف ، تحليل توقيع الصوتية تحت الماء ، وتسجيل بيانات الطيران الفضائي.

4.1 متطلبات الطاقة الأساسية في ارتفاع-النطاق الترددي التذبذبات

1. قمع الضوضاء على مستوى microvolt

تؤثر الضوضاء الناتجة عن إمدادات الطاقة بشكل مباشر على الذبذبات’S الدقة الرأسية ، خاصة عندما تتجاوز ADC 12 بت.

مثال: للحفاظ على 12-دقة بت بكامل 1V-نطاق النطاق ، كل LSB يساوي ≈ 244 µخامس
إذا كانت تموج مزود الطاقة أو ضوضاء الأرض تتجاوز 10–20 µالخامس ، القرار للخطر.

التقنيات:

• MultIllayer PCB Stack-يو بي إس مع التناظرية/فصل الطائرة الرقمية

• تصفية الخرزة المغناطيسية في كل نقطة دخول مجال الطاقة

• نقطة-ل-حمولة (بول) المنظمون وضعت بالقرب من دوائر ADC الحساسة

2. عرض النطاق الترددي مقابل تجارة الضوضاء-عن

تزداد الكثافة الطيفية للضوضاء عادة مع عرض النطاق الترددي ، بسبب نطاق تكامل ضوضاء الإدخال الأوسع. فيما يلي الاتجاه:

🔎 تفسير: مع زيادة النطاق الترددي من 100 ميجا هرتز إلى 8 جيجا هرتز ، يرتفع طابق الضوضاء 5×، مطالبة بقمع ضوضاء أكثر صرامة من نظام الطاقة.

4.2 استراتيجية عزل مجال الطاقة

لمنع اقتران الإشارة بين الجبهة التناظرية-نهاية (AFE)والمعالجة الرقمية ، وعالية-أنظمة عرض الدقة ، نطاقات حديثة نشر مجالات الطاقة المستقلة.

نظرة عامة على بنية عزل القوة:

(الرجوع إلى الرسم البياني السابق: “بنية عزل مجال الطاقة الذبذبات”)

• المجال التناظرية: ±12 فولت منخفضة-إمداد الضوضاء مع <3 μV/√Hz density

• المجال الرقمي: +3.3V / +1.8 فولت تبديل العرض ، تم ترشيحه بشكل كبير ل EMI

• عرض المجال: متفرق +12V أو +24V سكة حديد لتجنب إدخال وميض أو تعديل في AFE

4.3 العسكرية-تطبيقات الذبذبات المحددة

المرجع: Tektronix Military Oscilloscope Design Power Notes
تنزيل PDF

5.1 شجرة القرار لاختيار وحدة الطاقة

🔧 الخطوة-بواسطة-معايير الخطوة:

1. الأداء الكهربائي

   • كفاءة ≥ 90%

   • تموج < 10mVp-p (or <5μV/√Hz for sensitive loads)

   • استجابة عابرة < 100μs (25–75% load step)

2. التوافق البيئي

   • ميل-الأمراض المنقولة جنسيا-810H (الاهتزاز ، الصدمة ، ركوب الدراجات الحرارية)

   • ميل-الأمراض المنقولة جنسيا-461g (emi/EMC)

   • IP68 / يفعل-160g لمجالات محددة (تحت الماء ، إلكترونيات الطيران)

3. نظام-عوامل المستوى

   • متطلبات التكرار (ن+1)

   • قابلية التوسع (موازية وحدات/اتصال سلسلة)

   • وزن & عامل الشكل (وخاصة محمولة جوا/أنظمة محمولة)

4. تكلفة دورة الحياة (TCO)

   • تكلفة فقدان الكفاءة على مدى 10 سنوات

   • MTBF> 100000 ساعة لتقليل دورات الصيانة

   • منظمة العفو الدولية/الميزات التشخيصية للصيانة التنبؤية

5.2 طراز TCO: القوة التقليدية مقابل الطاقة المعيارية

📘 المصدر: دليل مقاييس كفاءة الطاقة في الولايات المتحدة DOD ، 2022 الطبعة
(وصلة)

5.3 التالي-Gen Technology: GAN ، SIC & القوة الذكية

جان/أجهزة الطاقة كذا:

• تمكين MHz-تبديل المستوى

• تقليل المحول/حجم المحث> 60%

• زيادة كثافة الطاقة إلى> 300W/في³

• تحسين الأداء الحراري مع RDS منخفضة(على)

منظمة العفو الدولية-تمكين الوحدات الذكية:

• بنيت-في القياس عن بعد (الجهد ، التيار ، درجة الحرارة)

• دعم الكشف عن الأخطاء التنبؤية

• خوارزميات التحكم التكيفية للأحمال المتغيرة

🔍 الكفاءة مقابل مقارنة التردد:
(الرجوع إلى الرسم البياني السابق: "GAN vs Si Mosfet كفاءة")

• يحتفظ جان ≥88% الكفاءة في 1MHz

• Si Mosfet يسقط أقل من 80% بعد 800 كيلو هرتز

• هذا يجعل GAN مثاليًا للمبادلة-منصات عسكرية مقيدة (الحجم والوزن والقوة)

المرجع: أخبار إلكترونيات الطاقة ، “كيف تحدث غان تصميم إمدادات الطاقة العسكرية”
اقرأ المادة

✅ 6. الخلاصة

من المرحلة-صفيف رادار إلى مولدات إشارة RF وعالية-التذبذبات الدقيقة ، العسكرية-متطلبات معدات اختبار الصف مهمة-الموثوقية الحرجةب الحد الأدنى من الضوضاء الكهربائية، و مرونة بيئية قوية. توفر إمدادات الطاقة المعيارية هذه القدرات مع تمكين قابلية التوسع ، والقدرة على الصيانة ، والمستقبل-الاستعداد من خلال جان/التكنولوجيا SIC والتشخيص الذكي.

عندما يصبح التصميم المعياري خط الأساس الجديد في الدفاع ص&D Labs ، لم يعد مصدر الطاقة مكونًا للخلفية—هو - هي’S A Transtrative Eniliers of التالي-أنظمة اختبار الجيل وأنظمة الإشارات.