航空航太及國防電源常見問題

作者：Matt Renola，航空航太與國防業務部全球銷售高級總監

推動創新源於幾十年業經驗證的經驗

Vicor 於 1981 年成立，在為航空航太與國防市場的客戶提供服務方面擁有悠久的歷史。 長期以來，Vicor 一直在為空中、地面以及艦載電源應用的重要業務提供支援。 Vicor 高效能 MIL-COTS 電源模組可提供高密度和高效率，設計可靠，堅固耐用，這都源於其在航空航太與國防行業長達 30 年的專注和卓越。 我們利用這一知識庫，編制了一個常見問題清單，我們認為這將為您的電源設計之旅提供一些指導和見解。

您能具體說說 Vicor 為哪些項目提供過關鍵任務的電源嗎？

滿足軍用地面車輛戰車動力需求的挑戰？

軍用地面車輛戰車在設計和滿足動力要求時面臨各種挑戰。 電源必須滿足與崎嶇地形相關的衝擊及振動要求。 此外，這類應用也存在灰塵、潮濕或砂石條件。 車輛啟動時的起動電壓會拉動大量的電流並降低輸入電壓範圍。 當决定您的重要電子設備是否需要通過啟動時，所有這一切都需要考慮。 Vicor 為軍用地面車輛戰車設計提供支援有著悠久的歷史，可以指導您使用一系列符合 Mil-STD-1275 要求的標準產品。 MIL-STD-1275 電源標準概述了工程師在設計電源時需要考慮的所有要求。 戰車分配 28V_DC 標稱母線電壓，配合電子系統。 根據 MIL-STD-1275 要求，地面車輛電源必須能够在 1 毫秒內處理持續時間為 50 微秒、達 +/–250V_DC 的瞬態峰值電壓。 在不影響穩壓輸出的情况下，必須滿足高達100V_DC、持續時間為 50 微秒的車輛浪湧要求。

Vicor 如何幫助工程師滿足這些軍用地面車輛戰車要求？

Vicor 28V DCM™  DC-DC 轉換器模組的輸入範圍為 9 至 50V_DC，可在不影響重要電子需求輸出穩壓的情况下，解决低啟動電壓和高達 50V_DC 的浪湧問題。 此外，Vicor 還提供 MFM™  DCM 濾波器，能够滿足 MIL-STD-1275A/B/D/E 要求。 在與 Vicor 28V 標稱輸入電壓 VIA™  或 ChiP™  模組一起使用時，這些 DC 前端模組提供 EMI 濾波和瞬態保護。

我正在尋找一款交鑰匙電源解決方案，因為我沒有電路板安裝設計經驗。 Vicor 能幫到我什麼忙嗎？

Vicor 在北美設有設計中心，無論是按圖加工或者是定制電源系統設計，都能提供全方位支持。 這些實體可根據您的工作說明（SOW）定制解決方案。 Vicor 高度工程化的組件已設計好，可對提供完整交鑰匙解決方案快速做出響應。 Vicor 不僅擁有多年的豐富經驗，而且還擁有設計工程師和應用專業科技，可幫助您通過設計，滿足關鍵任務需求。

Vicor 能執行內部測試嗎？

每款模組在發貨前都會經過廣泛的生產後環境應力篩選（ESS），以驗證是否到達 Vicor 的高品質和高性能標準，並消除早期失效率。 為了確保使用最有效的例行程式來處理故障模具，Vicor 不斷評估其 ESS 程式，並在新資料產生或產品改進時做出適當的改變。 在老化和溫度循環之後，每個模組都會在指定的溫度範圍內進行最終電力測試。

我的國防應用輸入電壓要求非常廣泛。 可否使用多個轉換器來滿足這一需求？

在單個寬輸入範圍 DC-DC 轉換器帶來無法接受的效能和成本時，將兩個或多個輸入電壓範圍重疊的 DC-DC 轉換器組合起來，可能是非常有效的備選方案。 將具有較窄但互補輸入電壓範圍的 DC-DC 轉換器組合起來，通常會提高工作效率和功率密度，因此總體設計比單轉換器解決方案更小、更高效、成本更低。 在需要超寬電壓輸入範圍的應用中，使用單個 DC-DC 轉換器通常會迫使電源系統設計人員在提高整體系統成本的同時，接受大幅降低可用電源、功率密度及系統效率的現實。 利用各種高效率、高功率密度、簡單易用的 Vicor DCM DC-DC 轉換器，可為軍事應用創建更小、更高效和潜在成本更低的解決方案。

使用 Vicor 模組滿足 MIL810 標準時，有哪些注意事項？

提高電源處理及傳輸效能的先進封裝的一個示例是 Vicor 轉換器級封裝™ （ChiP）科技。 基於 ChiP 的器件利用對稱配寘，將耗散器件佈置在中央 PCB 兩側。 導熱密封劑將熱量傳遞到上下兩面，可高效地將相對於器件 PCB 占位面積的散熱表面積新增一倍。 模組的密封劑可使模組符合衝擊及振動標準。

將模組安裝到 PCB 上時，設計人員必須將模組視為系統的一部分。 系統通常使用壓鉚螺母柱和其它機制來達到衝擊和振動標準。

貴公司產品最適合哪些特定應用？

我們的產品小巧緊湊，採用散熱良好的封裝精心設計，因此大部分產品都非常適合眾多軍事應用，其中包括監視、通訊、雷達和脈衝負載等。 Vicor 有一系列 270V_DC、28V_DC 和 48V_DC 輸入產品。 電源模組設計方法可輕鬆應對負載能力、佈局及用戶功能性需求所帶來的挑戰。 為了給便捷的電源設計開發提供支援，Vicor 提供了一款線上工具—電源系統設計工具，以幫助選擇適當的產品，優化供電網路。

如果設計工程師想要測試他們開發的 Vicor 解決方案，貴公司會不會提供模擬或協助？

當然，我們不僅提供重要的線上模擬工具，而且還提供使用熱管理及組件小算盘的輔助。 此外，我們還提供演示板，而且我們的應用工程師隨時待命，為設計稽核提供幫助。

貴司傳統磚型電源與貴司最新的先進電源模組產品有什麼區別？

儘管磚型封裝技術是一個很大的進步，而且雖然磚型封裝在簡潔性方面仍然發揮著重要作用，但該行業已經發展，需要更高密度電源管理器件，其效果是單純單面散熱所不能及的。

提高電源處理及傳輸效能的先進封裝的一個示例是 Vicor 轉換器級封裝（ChiP）科技。 基於 ChiP 的器件利用對稱配寘，將耗散器件佈置在中央 PCB 兩側。 導熱密封劑將熱量傳遞到上下兩面，可高效將相對於器件 PCB 占位面積的散熱表面積新增一倍。

從磚型解決方案升級到最新先進電源模組有多輕鬆？

Vicor 已建成涵蓋產品設計、製造、模擬及選擇工具在內的電源模組能力。 有了這一能力，Vicor 可幫助電源系統設計人員快速、輕鬆地部署高效能供電網路（PDN），從電源到負載點（PoL），用於跨越許多不同行業的終端系統，例如（國防和航空航太、LED 照明等）。

這種模組化電源組件方法是電源行業的新標準，可通過一種方法滿足現代高性能終端系統不斷增長的電源需求，還可提供更多電源系統優勢，例如更少電源系統空間佔用、高效率以及更快上市進程等。

使用較新的電源模組有什麼設計限制？

今天，在許多行業的眾多終端系統中，供電網路正在迅速發生變化。 這些不同系統的電源需求各不相同，需要一系列廣泛的模組，為採用的模組化電源組件方法實現最高的靈活性。 Vicor 提供的模組化電源解決方案包括：

• ƒAC-DC 模組和 DC-DC 模組
• ƒ從 50W 到 50kW 以上的功率
• ƒ從幾安培到 1,000A 以上的電流
• ƒ從 1V 以下到 1,000V 以上的電壓
• 隔離與非隔離轉換器和穩壓器
• 固定比率的穩壓轉換器
• 電路板安裝、底座安裝及表面貼裝電源模組封裝

除上述特性外，還有一些不同的控制特性，例如遙測、補償和可程式設計性，以及可能需要的行業/安全認證等。

Vicor 有沒有支持 VITA、VPX 和 SOSA 等開放式架構平臺的產品？

利用 Vicor DC-DC 轉換器科技及模組化構建組的優勢，我們提供一系列標準及改進標準的 VPX 電源系統，用於緊湊外殼和空間受限的機載及車輛環境，在這些環境中，溫度、衝擊和振動情况可能都很嚴峻。 現已提供符合 VITA 62 標準的 3U 和 6U 模型以及與 SOSA 一致的模型。 現時的產品有三相 AC 輸入、270V 輸入和 28V 輸入，能够提供 1 到 6 個用戶可配置的輸出，電壓從 2V_DC 到 48V_DC 不等。 提供各種標準特性，如寬範圍輸出微調／程式設計、流限、遙感、反極性保護以及邏輯啟用／禁用。 產品符合 MIL-STD-810F 環境、MIL-STD-461E 電磁干擾、MIL-STD-1275A B 和 D、MIL STD-704D/E/F 瞬態合規性及 MIL-STD-1399A，以及 MIL-STD-901D 衝擊和振動等相關標準。

Matt Renola 現任 Vicor 全球業務發展高級總監——航空航太、國防和衛星事業部。 Matt 已在 Vicor 工作 15 年，負責管理 Vicor 所有主要垂直市場的銷售團隊和全球客戶。 他具有超過 30 年的豐富科技銷售及市場行銷經驗，也曾在以下各大 OEM 廠商工作過：雅特生科技、艾默生網路電源和威世科技。 他先後畢業於波士頓學院和賓夕法尼亞大學，分別獲學士學位和碩士學位。

作者：Matt Renola，航空航太與國防業務部全球銷售高級總監