一种厚膜混合集成星载二次电源设计

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.09.008

电器与能效管理技术 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (9): 51-59.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.09.008

一种厚膜混合集成星载二次电源设计

郑东, 董晓伟, 高东辉, 黄煜炜

中国电子科技集团公司第四十三研究所, 安徽合肥 230088

收稿日期:2024-06-21 出版日期:2024-09-30 发布日期:2024-10-16
作者简介:郑东(1985—),男,高级工程师,主要从事开关电源设计工作。|董晓伟(1986—),男,高级工程师,主要从事厚膜混合集成工艺技术研究工作。|高东辉(1990—),男,高级工程师,主要从事混合集成电路设计工作。

Design of a Thick Film Hybrid Integrated Spaceborne Secondary Power Supply

ZHENG Dong, DONG Xiaowei, GAO Donghui, HUANG Yuwei

The 43rd Research Institute of CETC, Hefei 230088, China

Received:2024-06-21 Online:2024-09-30 Published:2024-10-16

摘要/Abstract

摘要：

针对星载雷达配套二次电源高功率、高效率、小型化的需求,提出一种二次电源设计方案。详细介绍电路设计方案和工艺设计方案,在电源模块内集成功率变换、电涌抑制、电磁干扰(EMI)滤波、保护等多种功能电路,工艺上以厚膜混合集成微组装工艺为基础,结构上采用双层组装结构设计,并进行仿真分析。最后研制样机并进行测试。经过测试验证,所设计的二次电源相比传统电源,体积缩减了85%、重量减轻了74%,可以为星载雷达配套二次电源提供小型化、轻量化的解决方案。

关键词: 二次电源, 星载雷达, 混合集成, 微组装, 厚膜技术

Abstract:

A design method for the secondary power supply is proposed to meet the demand of high-power, high-efficiency, and miniaturized secondary power supplies for spaceborne radar systems.The circuit design and the process design schemes are introduced in detail.The various functions such as power conversion, surge suppression, EMI filtering, and protection are integrated in the power module.The process is based on thick-film hybrid integrated microassembly technology and the structure adopts a double-layer assembly structure design.The simulation analysis is carried out.Finally, a prototype is developed and tested.Test results are confirmed that compared to traditional power supplies, the designed secondary power supply has reduced volume by 85% and weight by 74%,which can offer a miniaturized and lightweight solution for spaceborne radar system’s secondary power supply needs.

Key words: secondary power supply, spaceborne radar, hybrid integration, microassembly, thick film technology

中图分类号:

TM46

郑东, 董晓伟, 高东辉, 黄煜炜. 一种厚膜混合集成星载二次电源设计[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(9): 51-59.

ZHENG Dong, DONG Xiaowei, GAO Donghui, HUANG Yuwei. Design of a Thick Film Hybrid Integrated Spaceborne Secondary Power Supply[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(9): 51-59.

图/表 21

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参考文献 11

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器件名称	器件型号	技术指标
器件名称	器件型号	总剂量/ krad(Si)	单粒子/ (MeV·cm²·mg^-1)
抗辐射PWM 控制器	XX02FCD	≥100	≥75
抗辐射驱动器	XX10ACD	≥100	≥75
抗辐射驱动器	XX10BCD	≥100	≥75
MOSFET	XX83	≥100	≥75
	XX26N20R	≥100	≥75
	XX10N40R	≥100	≥75

垂直安装面方向		平行安装面方向
频率/Hz	谱密度	频率/Hz	谱密度
10~100	+6 dB/oct	10~200	+6 dB/oct
100~350	0.5 g²/Hz	200~1500	0.16 g²/Hz
350~400	-21 dB/oct	1500~2000	-12 dB/oct
400~1 500	0.2 g²/Hz
1 500~2 000	-12 dB/oct
总均方根加速度	20.9g	总均方根加速度	16.1g

序号	技术指标		要求值	测试值	是否满足
1	输入电压/V		78~100.8	78~110	满足
2	输出电压/V		-5、5、42±0.1 (-5 V输出) -5、5、42±0.1 (+5 V输出) -5、5、42±0.3 (+42 V输出)	-5.062 5.038 41.769	满足
3	输出电流/A		1 (-5 V输出) 3 (+5 V输出) 7 (+42 V输出)	1 (-5 V输出) 3 (+5 V输出) 7 (+42 V输出)	满足
4	电涌电流	幅值	≤1.5倍工作电流	≤1.5倍工作电流	满足
4	电涌电流	斜率/ (A·s^-1)	≤10⁵	≤10⁵	满足
5	电压调整度/V		≤0.5	≤0.5	满足
6	输出纹波/mV		≤100 (+42 V输出) ≤50 (+5 V输出) ≤50 (-5 V输出)	≤90 (+42 V输出) ≤40 (+5 V输出) ≤40 (-5 V输出)	满足
7	输入反射纹波/mV		≤600	≤500	满足
8	效率/%		≥88	88.7	满足
9	过冲和下陷/V		≤0.5	≤0.3	满足
10	工作温度/℃		-35~+50	-35~+50	满足
11	外形尺寸/mm		100×50×15	100×50×15	满足
12	重量/g		200	180	满足

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Design of a Thick Film Hybrid Integrated Spaceborne Secondary Power Supply

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