군사용 모듈 식 전원 공급 솔루션 r&D : 높은 활성화-정밀 레이더, 신호 발생기 및 오실로스코프

3. 신호 생성기를위한 정밀 전력 솔루션

신호 생성기, 특히 마이크로파 주파수에서 작동하는 신호 생성기 (> 40GHz), 수요 매우 깨끗하고 안정적인 파워 레일신호 무결성을 보존합니다. 미세한 전원 공급 파열 또는 십자가조차도-채널 간섭은 측정 가능한 위상 노이즈 저하 및 고조파 왜곡으로 이어질 수 있습니다.

3.1 소음-민감한 디자인 아키텍처

5MVP 미만의 전원 공급 리플 레벨을 달성합니다-P, 현대 신호 생성기를 채택합니다 멀티-스테이지 필터링 아키텍처아래 다이어그램에 설명 된대로 :

그림 : 신호 생성기 전원 필터 아키텍처

• 일병 (전력 계수 보정): 입력 전류 파형을 형성하고 효율성을 향상시킵니다.

• π 필터 단계: 높은 감쇠-주파수 스위칭 노이즈 및 차동 모드 EMI.

• DC-DC 변환기 (사전 전환-규제): 전압 변환 및 분리를 제공합니다.

• LDO 레귤레이터: 최종 선형 단계는 울트라를 보장합니다-저음 출력 (<5mVp-p), critical for LO chain.

참조 : Keysight Technologies, “낮은 설계-RF 기기의 소음 전원 공급 장치”
백서를 다운로드하십시오

3.2 채널 크로스 토크를 방지하기위한 분리

멀티-채널 디지털 변조 소스, 파워 레일 격리 십자가를 방지하는 데 필수적입니다-채널 변조 왜곡. 각 신호 경로는 일반적으로 자체 분리 된 DC를 수신합니다-DC 전원 공급 장치는 다음과 같이 설계되었습니다.

• 분할 보빈 또는 차폐 코어가있는 변압기

• 높은 공통-모드 거부 필터

• 독립적 인 지상 비행기가있는 신중한 PCB 레이아웃

성능 비교 :

(그림 참조 : 채널 크로스 토크 성능 비교)

데이터 출처 : Rohde & 슈워츠 백서, “마이크로파 신호 생성기의 전력 무결성”
원천

3.3 신청 사례 연구

이 시스템은 견고하고 가볍고 EMI 여야합니다-조용한 – 모듈 식 전력 시스템이 기존의 선형 PSU를 훨씬 능가하는 모든 특성.

4. 오실로스코프 및 정밀 측정 장비의 전력 설계

현대 최고-군사 및 항공 우주 테스트에 사용되는 성능 오실로스코프에는 필요합니다 극단론자-저음,,, 멀티-도메인 전력 분리, 그리고 극단적 인 안정성 가혹한 조건에서 정확한 파형 캡처를 보장합니다. 이러한 요구 사항은 특히 높습니다-대역폭 모델 (> 1GHz) 전자기 펄스에 사용됩니다 (emp) 특성화, 수중 음향 서명 분석 및 항공 우주 비행 데이터 기록.

4.1 핵심 전력 요구가 높음-대역폭 오실로스코프

1. 마이크로 볼트 수준에서의 노이즈 억제

전원 공급 장치의 소음은 오실로스코프에 직접적인 영향을 미칩니다’S 수직 해상도, 특히 ADC가 12 비트를 초과 할 때.

예 : 12를 유지하려면-1V 가득한 비트 해상도-스케일 범위, 각 LSB는 동일합니다 ≈ 244 µ다섯.
전원 공급 장치 리플 또는 접지 노이즈가 10을 초과하는 경우–20 µv, 해상도가 손상되었습니다.

기법:

• 다층 PCB 스택-UPS 아날로그와 함께/디지털 비행기 분리

• 자기 비드 필터링 각 전원 도메인 진입 점에서

• 가리키다-~의-짐 (폴) 규제 기관 민감한 ADC 회로에 가깝게 배치되었습니다

2. 대역폭 대 소음 거래-끄다

소음 스펙트럼 밀도는 일반적으로 입력 노이즈 통합 범위가 넓기 때문에 대역폭에 따라 증가합니다. 아래는 트렌드입니다.

🔎 해석: 대역폭이 100MHz에서 8GHz로 증가함에 따라 노이즈 플로어가 증가합니다. 5×전력 시스템의 더 엄격한 노이즈 억제를 요구합니다.

4.2 전력 도메인 분리 전략

아날로그 전면 사이의 신호 커플 링을 방지합니다-끝 (AFE), 디지털 처리 및 높은-해상도 디스플레이 시스템, 최신 스코프 배포 독립 전원 도메인.

전력 분리 아키텍처 개요 :

(이전 다이어그램을 참조하십시오. “오실로스코프 전력 영역 분리 아키텍처”)

• 아날로그 도메인: ±12V 낮음-소음 공급 <3 μV/√Hz density

• 디지털 도메인: +3.3v / +1.8V 스위칭 공급, EMI 용 필터링

• 디스플레이 도메인: 분리된 +12V 또는 +AFE에 깜박임 또는 변조를 도입하지 않도록 24V 레일

4.3 군사-특정 오실로스코프 응용

참조 : Tektronix Military Oscilloscope Power Design Notes
PDF를 다운로드하십시오

5.1 전원 모듈 선택을위한 의사 결정 트리

🔧 단계-~에 의해-단계 기준 :

1. 전기 성능

   • 능률 ≥ 90%

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

   • 과도 응답 < 100μs (25–75% load step)

2. 환경 적 호환성

   • 밀-std-810h (진동, 충격, 열 순환)

   • 밀-std-461G (에미/EMC)

   • IP68 / ~하다-특정 도메인의 경우 160g (수중, 항공 전자)

3. 체계-레벨 요인

   • 중복 요구 사항 (N+1)

   • 확장 성 (모듈 식 평행/시리즈 연결)

   • 무게 & 폼 팩터 (특히 공중/휴대용 시스템)

4. 수명주기 비용 (TCO)

   • 효율성 손실 비용은 10 년 동안입니다

   • 유지 보수주기를 줄이기 위해 MTBF> 100,000 시간

   • 일체 포함/예측 유지 보수를위한 진단 기능

5.2 TCO 모델 : 기존 대 모듈 식 전력

📘 출처 : U.S. DoD Power Efficiency Metrics Guidebook, 2022 Edition
(링크)

5.3 다음-GEN 기술 : GAN, SIC & 지능적인 힘

간/SIC 전원 장치:

• MHZ를 활성화합니다-레벨 스위칭

• 변압기를 줄입니다/인덕터 볼륨> 60%

• 전력 밀도를> 300W로 증가시킵니다/~에³

• 낮은 RD로 열 성능을 향상시킵니다(~에)

일체 포함-활성화 된 스마트 모듈:

• 세워짐-원격 측정 (전압, 전류, 온도)

• 지원 예측 결함 감지

• 가변 하중에 대한 적응 제어 알고리즘

🔍 효율성 대 주파수 비교:
(이전 그래프를 참조하십시오 : "Gan vs Si MOSFET 효율")

• 간은 유지됩니다 ≥88% 1MHz의 효율

• Si Mosfet은 80 미만으로 떨어집니다% 800kHz 이상

• 이것은 간이 스왑에 이상적입니다-제한된 군사 플랫폼 (크기, 무게 및 전력)

참조 : Power Electronics News, “Gan이 군사 전원 공급 장치 설계에 혁명을 일으키는 방법”
기사를 읽으십시오

✅ 6. 결론

단계에서-RF 신호 생성기와 높은 레이더-정밀 오실로스코프, 군사-등급 테스트 장비 요구 사명-중요한 신뢰성,,, 최소 전기 소음, 그리고 강력한 환경 탄력성. 모듈 식 전원 공급 장치는 이러한 기능을 제공하면서 확장 성, 유지 관리 및 미래를 가능하게합니다.-간을 통한 준비/SIC 기술 및 지능형 진단.

모듈 식 디자인이 방어 r의 새로운 기준이됩니다.&D Labs, 전원 공급 장치는 더 이상 배경 구성 요소가 아닙니다.—그것’전략적 인 에이 블러 다음-생성 테스트 및 신호 시스템.