Современная электроника №9/2025

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 8 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2025 го уменьшения пульсаций на выхо- де можно установить керамический конденсатор небольшой ёмкости от 1 до 10 мкФ. Для большинства примене- ний этого вполне достаточно. Макси- мальная ёмкостная нагрузка модуля SGRB12028S составляет 100 мкФ. Более высокая выходная ёмкость может при- вести к проблеме запуска преобразо- вателя, а также уменьшить скорость нарастания выходного напряжения при быстрых изменениях в нагрузке. У двухтактных стабилизаторов, выполненных по мостовой схеме, частота импульсов на входе сглажива- ющего выходного фильтра в два раза выше частоты коммутации транзисто- ров, а переключение силового ключа при нулевом напряжении уменьшает уровень электромагнитных помех. Это обстоятельство позволяет уменьшить номиналы индуктивности дросселей и ёмкостей конденсаторов выходного сглаживающего фильтра при задан- ной частоте коммутации транзисторов. Тепловые параметры На рис. 5 демонстрируется темпера- турное моделирование печатной пла- ты с температурой основания +85ºС на стороне нитрид-галлиевых прибо- ров. GaN-элементы на первичной и вторичной стороне на рисунке обве- дены кругами. Элементы GaN на пер- вичной стороне (в схеме синхронного выпрямителя) достигают температу- ры наихудшего случая +103ºС, а эле- менты на вторичной стороне дости- гают максимальной температуры +100ºС. Максимальный перегрев +18ºС является приемлемым для 400-ватт- ного импульсного преобразователя и находится в пределах максимальной рабочей температуры нитрид-галли- евых приборов. GaN-транзисторы имеют отличные тепловые характеристики при уста- новке на печатную плату, оптими- зированную для получения лучших электрических характеристик. Это достигается с помощью простых, тех- нологичных и экономически эффек- тивных решений. Модули серии SGRB12000S рассчи- таны для работы с полной нагрузкой при температуре +85ºС. Функциони- рование свыше +85ºС допускается при сниженной мощности. Более точно, выходная мощность должна снижаться линейно от полной мощ- ности при +85 ºС до половинной мощ- ности при температуре +90ºС и до нулевой мощности при температуре +95ºС. Рабочая температура преобра- зователя определяется на основании корпуса модуля. Преобразователи спроектированы для отвода тепла за счёт теплопроводности (кондук- тивный теплоотвод) при соединении теплоотводящего основания корпу- са модуля с радиатором, металличе- ским шасси или другой теплоотво- дящей поверхностью. Величина среднего времени нара- ботки до отказа (Mean Time Between Failure, MTBF), модуля SGRB12028S, рассчитанное по стандарту надёж- ности MIL-HDBK-217F «Reliability Prediction of Electronic Equipment» для условий орбитального космического полёта при температуре окружающей среды +55ºС составляет 1 950 000 ч. Конструкция и состав серии Габариты и вес являются важными факторами в любой энергетической системе спутника, так как оба параме- тра непосредственно связаны со стои- мостью запуска. Конструкция полного моста со сдвигом фазы требует суммар- но 6 коммутирующих ключей. Для того чтобы достичь высокого КПД, приме- няются составные силовые ключи, соединённые параллельно, не только для распределения тепла, но также для понижения потерь проводимости. Было обнаружено, что оптимальная эффективность проявляется за счёт уменьшения потерь проводимости, когда на первичной стороне размеще- но параллельно два GaN-транзистора, а вторичная сторона имеет четыре GaN-транзистора, включённых парал- лельно. Таким образом, общее число GaN-транзисторов – 16. Применение такого количества MOSFET транзи- сторов в корпусах SMD-0.5 потребова- ло общей площади 1222 мм 2 по сравне- нию c 355 мм 2 для нитрид-галлиевых устройств. При использовании MOSFET площадь в 3,4 раза больше, с более высоким R DS (ON) и более высокими поте- рями проводимости. На рис. 6 выделена компоновка печатной платы, голубые квадраты представляют площадь, которую зани- мают нитрид-галлиевые устройства. Так как площадь должна быть остав- лена для трассировки сигналов управ- ления затворами и рассеивания теп- ла, устройства не могут размещаться, касаясь друг друга. На рис. 7 показана такая же компо- новка печатной платы с синими ква- дратами, представляющими повы- шенную площадь при использовании MOSFET-транзисторов в корпусах SMD-0.5. Из сравнения схем ясно, что повышенный размер будет форсиро- вать увеличение общего размера кон- струкции, которая также увеличит вес и стоимость. Конструктивно преобразователь выполнен на многослойной печат- ной плате, на которой размещены силовые транзисторы, микросхемы 125,0 Temp (Celsius) 121,3 117,5 113,8 110,0 106,3 102,5 95,0 98,8 91,3 87,5 83,8 80,0 Рис. 5. Температурное моделирование нитрид-галлиевых полупроводниковых приборов в вакууме Рис. 6. Печатная плата модуля серии SGRB с установленными GaN- транзисторами Рис. 7. Печатная плата модуля серии SGRB с установленными транзисторами MOSFET