Компания MDI расширила линейку 100‑ваттных радиационно‑стойких DC/DC‑преобразователей на основе GaN‑транзисторов, добавив модели с выходными напряжениями 3,3 В и 5 В

Устройства предназначены для работы в бортовых сетях с различными напряжениями:

• модель 5031A‑S03.3 (выходное напряжение 3,3 В, ток нагрузки 20 А) и модель 5031A‑S05 (выходное напряжение 5 В, ток нагрузки 20 А) — для систем с напряжением 28 В;
• модели 7031A‑S03.3 и 7031A‑S05 — для систем питания с напряжением 50 В;
• модели 8031A‑S03.3 и 8031A‑S05 — для систем электропитания с напряжением 70 В;
• модели 9031A‑S03.3 и 9031‑S05 — для бортовой сети с напряжением 100 В.

В контуре обратной связи всех устройств применяется трансформаторная развязка: сигнал обратной связи модулируется по амплитуде; высокочастотный усиленный сигнал передаётся во вторичную цепь через малогабаритный трансформатор. Сигнал детектируется в первичной цепи, и сигнал ошибки подаётся на схему ШИМ‑управления. Применение трансформаторной развязки вместо оптронной обеспечивает стойкость к воздействию протонов ионизирующего излучения естественного радиационного пояса Земли.

Модули выполнены по толстоплёночной гибридной технологии в металлических корпусах. Предусмотрено два варианта расположения выводов: горизонтальное — для объёмного монтажа, вертикальное — для сквозного монтажа в печатную плату. Герметизация корпуса осуществляется шовно‑роликовой сваркой в инертной среде.

Габаритные размеры корпусов модулей с горизонтальным расположением выводов (без учёта монтажных проушин) — 76,45 × 59,95 × 12,57 мм, вес 160 г.

Стойкость к эффекту полной накопленной дозы гарантируется при значениях свыше 100 крад (Si). Стойкость к одиночным эффектам гарантируется при воздействии одиночных заряженных частиц с пороговыми линейными потерями энергии (ЛПЭ) свыше 82 МэВ·мг/см², при этом исключено возникновение катастрофических одиночных эффектов. Также доступны модели с пониженными показателями радиационной стойкости: до 45 крад (Si) и с ЛПЭ до 60 МэВ·мг/см².

Модули рассчитаны на работу в диапазоне температур от −55 до +125 °C при воздействии внешних факторов:

• механический удар до 50 g;
• вибрационные воздействия до 30 g (среднеквадратическое значение);
• линейное ускорение с амплитудой до 500 g.

В качестве силовых коммутирующих ключей используются нитрид‑галлиевые (GaN) транзисторы. Они отличаются низкими коммутационными потерями, возможностью работы на высокой частоте и низким уровнем генерируемых шумов.

КПД модулей с выходными напряжениями 3,3 В и 5 В составляет 73 % (типовое значение). Это достаточно высокий показатель для радиационно‑стойких модулей, особенно с учётом того, что при расчёте КПД учтены потери во входном и выходном фильтрах.

При параллельном включении активное распределение тока обеспечивает равномерное распределение нагрузки между модулями. Для повышения выходной мощности до 500 Вт можно подключить до пяти устройств параллельно. Возможность обеспечивать в нагрузке мощность до 500 Вт востребована в применениях, где требуется мощность свыше 100 Вт.

Основные общие технические характеристики

• Специально разработаны для создания систем с резервированием либо для отдельного применения.
• Трансформаторная развязка в петле обратной связи обеспечивает повышенную стойкость к воздействию протонов.
• Функция равномерного распределения тока позволяет точно распределять ток при параллельном включении до 5 модулей.
• Встроенные фильтры на входе и выходе исключают необходимость применения внешних элементов.
• Фильтры содержат элементы, подавляющие синфазные и дифференциальные помехи.
• Встроенный входной фильтр обеспечивает соответствие требованиям стандарта MIL‑STD‑461C: по уровню излучаемых кондуктивных помех по категориям CE01 и CE03, по восприимчивости к внешним помехам по категориям CS01, CS02 и CS06.
• Пульсация выходного напряжения не более 0,83 % (максимальное значение) от номинального (от пика до пика).
• Электрическая прочность изоляции между первичной и вторичной цепями — 500 В.
• Сервисные функции: синхронизация частоты преобразования внешним синхросигналом, дистанционное выключение, встроенный контроль выходного напряжения.
• Защитные функции обеспечивают надёжную работу в масштабных энергетических системах: защита от короткого замыкания и перенапряжения на выходе, плавный запуск.

Нитрид‑галлиевая технология всё активнее доминирует благодаря преимуществам в производительности, плотности мощности, компактности и термостабильности, находя применение не только в гражданских отраслях, но и в космической отрасли.