suizhegonglvdianziqijianzaiguofanglingyuyingyongdebuduankuozhan，gonglvdianzijishukongzhihetiaojiefuzahangkongheguofangjichengxitongdianli，qiyilaixindetixijiagoufangfalaishixiangengxiaodechicun、重量和功耗和成本（SWaP-C）。新的設計和開放係統架構使功率器件製造商能夠為各種陸地、飛機和太空應用提供小型、輕量和高功效的器件。

 

Vicor公司、科巴姆公司
、軍用功率資源公司、VPT公司相關人員就如何降低功率電子器件的SWaP-C發表自己的看法
，結論如下。

 

圖1：VPT公司正在尋求商用現貨功率技術

，以合理的成本為客戶提供充足功率性能

 

在AC-DC和DC-DC轉換器等功率電子器件中，增強的電源效率、熱管理，以及抗電磁幹擾（EMI）影響正在有助於推出更小
、更輕
、更緊湊集成的新型軍用電子係統，且比以往更容易冷卻。這些小尺寸、高能效器件應用在新型航空航天和國防電子中，諸如無人駕駛車輛、監視雷達、電子戰
、導彈和導彈防禦、紅外傳感器、可穿戴電子設備，以及甚至可能的天基能量收集。

 

功率電子設計人員實現SWaP目標的一種方法是提高效率。Vicor公司工程師正在對公司DCM產品采用不同的方法，即超越傳統的功率轉化盒方式，這就使得他們能夠設計比公司上一代功率轉換盒小兩至三倍的器件。

 

 

Vicor公司高級產品營銷經理Kai Johnstad表示，效率是功率電子器件的關鍵。轉換的有用功率越大，產生的廢熱就越少。正在轉換的功率越多
，它就越容易冷卻。Vicor公司DCM產品並非真正的轉化盒
，而是一個能夠更小封裝的功率組件。

 

Vicor公司美洲地區負責銷售的副總裁John Sturm指(zhi)出(chu)，該(gai)公(gong)司(si)在(zai)轉(zhuan)換(huan)盒(he)上(shang)的(de)新(xin)方(fang)法(fa)也(ye)意(yi)味(wei)著(zhe)其(qi)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)可(ke)交(jiao)付(fu)的(de)功(gong)率(lv)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)為(wei)其(qi)產(chan)品(pin)增(zeng)加(jia)更(geng)多(duo)特(te)征(zheng)，或(huo)者(zhe)增(zeng)加(jia)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)，因(yin)為(wei)他(ta)們(men)擁(yong)有(you)可(ke)用(yong)功(gong)率(lv)。該(gai)公(gong)司(si)所(suo)做(zuo)的(de)不(bu)同(tong)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)其(qi)轉(zhuan)換(huan)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)
，可(ke)以(yi)更(geng)高(gao)的(de)頻(pin)率(lv)對(dui)切(qie)換(huan)器(qi)進(jin)行(xing)切(qie)換(huan)，使(shi)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)能(neng)夠(gou)減(jian)少(shao)磁(ci)性(xing)組(zu)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)。與(yu)競(jing)爭(zheng)對(dui)手(shou)相(xiang)比(bi)，公(gong)司(si)製(zhi)造(zao)的(de)磁(ci)性(xing)組(zu)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)和(he)重(zhong)量(liang)要(yao)小(xiao)得(de)多(duo)。

 

這與該公司的舊式功率轉換盒設計不同。在最初轉換盒產品時
，該公司利用了使用轉換元件金屬氧化物矽場效應晶體管（MOSFET）調tiao頻pin技ji術shu的de優you勢shi，這zhe種zhong元yuan件jian能neng夠gou切qie斷duan電dian流liu。然ran而er，轉zhuan換huan可ke能neng會hui產chan生sheng噪zao聲sheng和he損sun耗hao
，而er公gong司si專zhuan注zhu於yu零ling電dian壓ya和he電dian流liu切qie換huan，以yi確que保bao沒mei有you電dian流liu流liu經jing器qi件jian。開關僅在零電流時開啟或關閉，對開關產生的損耗幾乎為零。

 

圖2：軍用功率資源公司生產以VPX封裝的功率電子產品，以提高設計靈活性並降低成本

 

科巴姆半導體解決方案公司專門研究載人空間和衛星應用的功率產品，在太空環境下，功率效率至關重要。該公司應用工程師Tim Meade表示，寬禁帶技術是實現這一目標的基本推動力。尺寸、重量、gonglvhechengbendengshuxingduiweixinghexiaoxingweixingdebiangezhiguanzhongyao。yaoshixianzheyimubiao，gongchengrenyuanxuyaotigaogonglvmidu，tigaogonglvxiaolv，huoquzhinenggonglvheshoujinengliang。

 

 

能(neng)量(liang)收(shou)集(ji)是(shi)指(zhi)從(cong)環(huan)境(jing)中(zhong)提(ti)取(qu)電(dian)能(neng)，例(li)如(ru)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)陣(zhen)列(lie)和(he)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)。在(zai)地(di)球(qiu)上(shang)，通(tong)過(guo)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)和(he)移(yi)動(dong)波(bo)浪(lang)的(de)運(yun)動(dong)收(shou)集(ji)能(neng)量(liang)是(shi)能(neng)量(liang)收(shou)集(ji)的(de)主(zhu)要(yao)應(ying)用(yong)，但(dan)在(zai)太(tai)空(kong)中(zhong)麵(mian)臨(lin)的(de)挑(tiao)戰(zhan)更(geng)加(jia)棘(ji)手(shou)。

 

科巴姆半導體解決方案公司應用工程師Tim Meadebiaoshi，xiangdanhuajiazheyangdekuanjindaiqijianjuyoubiguipiangengxiaodezhajidianronghegengdidezhajidianhe。yinweikeyigengkuaisudiqiehuanqijianbingjiangqiwenyazaimubiaodianya
，zhezhongqijiandehaochushikeshixiangenghaodegonglvmidu。zaitaikongzhong
，tongguoshepincongtianxianzhongtiqunengliang，huozhecongdiqiujidiqiutidengdiancichangzhongtiqunengliangdeqianjinglingrenxingfen。zhexiangtiaozhanzaiyuninengcongzhezhongtaikonghuanjingzhongtiquduoshaonengliang。

 

kuanjindaijishu
，rudanhuajiahetanhuaguibandaotijishushishixianxinyidaitianjinengliangshoujisuoxudegezhonggonglvxiaolvdeguanjian。jinguandanhuajiahetanhuaguijishurengranxiangduijiaoxin
，danhenduorenduitaikonglingyufeichangganxingqu，yituolibiaozhunxinpiandeshiyong
，liyongzhexiekuanjindaiqijian。kuanjindaijishuyudianyayouguan，kuanjindaiqijianjuyousangedianzifute，tayuzhuanhuancongchuandaodaofeichuandaodedingyiyouhendaguanxi。

 

寬禁帶技術並不是提高太空功率電子效率的唯一關鍵。衛星本身就是自己的能源生態係統，它自己產生能量
，然後對其進行冷卻、轉換和分配。這是一個廣泛開放的發展和進步環境。

 

 

功率電子器件如何有效運行部分涉及其產生的電磁幹擾量。隨著航天器
、軍用飛機、艦船和陸地車輛內電子子係統數量的增加，這對跨係統的電磁幹擾量構成威脅，這一點尤為重要。

 

軍用功率資源公司業務開發經理Brian Paul表biao示shi
，飛fei機ji和he地di麵mian車che輛liang上shang安an裝zhuang的de係xi統tong越yue來lai越yue多duo，功gong率lv越yue來lai越yue多duo
，以yi及ji這zhe些xie係xi統tong相xiang互hu幹gan擾rao都dou成cheng為wei公gong司si關guan注zhu的de重zhong要yao問wen題ti。電dian磁ci幹gan擾rao已yi經jing成cheng為wei該gai公gong司si發fa展zhan的de主zhu要yao驅qu動dong力li。該gai公gong司si將jiang電dian磁ci幹gan擾rao濾lv波bo器qi集ji成cheng到dao功gong率lv電dian子zi模mo塊kuai中zhong，不bu僅jin有you助zhu於yu減jian小xiao尺chi寸cun和he重zhong量liang，還hai提ti供gong開kai放fang式shi架jia構gou功gong率lv器qi件jian以yi節jie省sheng成cheng本ben並bing提ti高gao組zu件jian的de互hu操cao作zuo性xing。該gai公gong司si是shi為wei數shu不bu多duo地di能neng夠gou將jiang電dian磁ci幹gan擾rao濾lv波bo器qi集ji成cheng到dao卡ka上shang的de供gong應ying商shang之zhi一yi
，因yin此ci其qi可ke通tong過guo更geng小xiao的de封feng裝zhuang生sheng產chan出chu更geng多duo功gong能neng的de產chan品pin。

 

圖3：科巴姆公司目標是在尺寸和重量靈敏型空間應用中實現功率電子器件的高效率

 

軍用功率資源公司業務開發經理Brian Paul指出，該公司提供標準3U和6U VPX外形尺寸的功率模塊。作為一個產品係列，MILVPXjiyujunyongyingyongersheji，weikehutigongkegoujiandejianmokuai，qiezhexiejianmokuaishikecaijiande，zhegezhenggexingyeshifeichangqiangdade。gaigongsidexiaolvshouyilaiziqigonglvdianlusheji

，qiqiangdagaoxiaodeshejinenggoushigaigongsichanpinbujinzaigonglvshangyousuozengjia，erqienenggoujiangdiyure。

 

我們能夠從3U外形中看到功率水平的不斷增長

，該公司在3U外形尺寸上擁有超過600wadegongneng，tongguodaoguifachureliangdefangshishixianzhuanxiangchuandaolengqueshidiyibu。gongsiyizaidianyuananzhuangfangmianyukehukaizhanhezuo，bingqidaizaizheyiguochengzaoqijieduanchanshengdereliang。gongsiyongyouxindeVPX產品，當需要更快地傳遞熱量時，這些產品可被傳導冷卻。

 

 

軍用功率資源公司業務開發經理Brian Paul表示，該公司成功的一部分源自VPX開放係統架構的靈活性。這一切歸因於外形因素，如果VPX產品滿足客戶外形尺寸要求，那麼公司在標準其他方麵可以很靈活，這些標準為公司提供了市場發展方向。

 

VPT公司工程副總裁Leonard Leslie表示，使用像VPX這樣的開放標準還推動功率電子供應商幫助其客戶控製成本。在傳統的軍用／航hang空kong市shi場chang中zhong，許xu多duo項xiang目mu的de成cheng本ben控kong製zhi壓ya力li越yue來lai越yue大da。這zhe種zhong成cheng本ben壓ya力li取qu決jue於yu客ke戶hu需xu求qiu。有you些xie客ke戶hu會hui要yao求qiu全quan溫wen度du範fan圍wei的de密mi封feng設she計ji，因yin為wei這zhe些xie都dou是shi項xiang目mu要yao求qiu。但dan如ru果guo這zhe些xie項xiang目mu要yao求qiu降jiang低di成cheng本ben

，那na麼me商shang用yong現xian貨huo產chan品pin零ling部bu件jian可ke成cheng為wei節jie省sheng成cheng本ben的de較jiao好hao選xuan擇ze，因yin為weiCOTS零部件在諸如電氣和機械方麵的性能與同等產品類似，但價格降低。

 

VPT公司專門從事太空、飛機和軍用陸地車輛應用的功率電子器件。該公司提供全軍用規格的密封設備
，以及VPT和VXR COTS電源轉換器，工作溫度範圍為-55～100攝氏度。由於COTS零部件不能覆蓋整個溫度範圍，所以在高溫領域就會失去優勢。VXR係列是較新的零部件，擁有更寬的運行能力和更寬的輸入範圍
，可在沒有浪湧保護的情況下操作飛機數據總線。

 

VPT的主要目標市場之一是所謂的“新太空”，qizhongshejishoumingyouxiandexiangduibianyidetongxinweixing。zaichuantongjunshiheshangyongtaikongyingyonglingyushiyixiangjiankangfazhandeyewu，danmuqianxindetaikonglingyuyeyinqizhuduotouzigongsidejidaxingqu
，shituzaihulianwangfugaifanweineidajiandaxingdidiqiuguidaoweixingqun。

 

圖4：Vicor公司正在超越傳統的功率轉換盒模塊
，提供比上一代功率產品小兩至三倍的新設計

 

VPT公司工程副總裁Leonard Leslie指出，搭建衛星需要5～7年的時間才能實現經濟回報，這些公司需要有一個過渡期。這些公司負擔不起傳統地球同步衛星或軍用衛星所用全抗輻射、滿足太空質量需求的零部件，但其正在努力滿足需求。

 

COTS零部件是是否能滿足未來中等壽命的衛星需求目前尚不清楚。VPT公司正在尋求能夠滿足這些需求的COTS零部件
，但也要考慮客戶需求。

 

來源：大國重器