Les fabricants de châssis VME MIL-COTS continuent d'innover en intégrant des technologies de pointe et des niveaux de puissance supérieurs dans des châssis et des emplacements VME de même taille. Ceci accroît la pression sur les fabricants de cartes d'alimentation VME MIL-COTS, qui doivent fournir des cartes capables de fournir une puissance plus élevée tout en limitant le nombre d'emplacements d'alimentation nécessaires. De plus, l'alimentation doit pouvoir fonctionner dans des conditions extrêmes de température, de chocs, de vibrations et d'humidité.
Une nouvelle technologie, appelée Factored Power Architecture et fournie par V·I Chips, est la principale raison de l'augmentation de la densité d'intégration des cartes d'alimentation dans un format miniature robuste. Plus précisément, la faible hauteur de la puce V·I permet à la carte d'alimentation de tenir dans un seul emplacement. La plaque de base en aluminium canalise la chaleur générée par les puces vers le bord de la carte, où les rails du châssis la dissipent. Les convertisseurs de puissance classiques sont tout simplement trop hauts pour répondre à cette exigence.
L'assemblage était un aspect crucial, notamment en ce qui concerne les problèmes thermiques. Plusieurs facteurs supplémentaires étaient nécessaires pour résoudre le problème de la chaleur : l'efficacité accrue des puces V·I, un matériau de remplissage de l'espace thermique et le profil plus fin des puces V·I, permettant une épaisseur de métal suffisante sur la carte mère pour assurer une bonne dissipation thermique vers les rails latéraux. De plus, le rendement élevé des puces a permis une meilleure dissipation de la chaleur dans un espace réduit, et leur plage de températures de fonctionnement plus étendue a également contribué à l'amélioration de la dissipation thermique.
Le matériau de remplissage de l'espace thermique a constitué un second facteur important dans la réalisation de la conception à emplacement unique. Il s'agit d'un mélange souple et malléable à deux composants, appliqué sur la surface supérieure de l'interface verticale (VI) de la puce, permettant ainsi la dissipation de la chaleur. Un autre problème résidait dans l'impossibilité d'exercer une pression vers le bas sur les interfaces verticales sans les endommager. L'utilisation du matériau de remplissage de l'espace thermique permet d'éviter cette pression. De plus, les tolérances de hauteur des puces étant imprécises (puisqu'il s'agit de broches J montées en surface), il est impossible de garantir des hauteurs identiques et, par conséquent, un bon contact avec le dissipateur thermique. Le matériau de remplissage de l'espace thermique de Bergquist assure une bonne dissipation thermique vers toutes les puces sans exercer de force vers le bas.
Enfin, les fabricants de cartes VME exigent souvent un filtrage EMI supplémentaire pour se conformer aux normes MIL. Grâce à l'ajout d'un module de filtrage/filtrage d'atténuation d'entrée (M-FIAM5B), aucun filtrage EMI supplémentaire n'est requis avec la carte d'alimentation à emplacement unique.
La figure 1 présente l'unité, la figure 2 son schéma fonctionnel et la figure 3 la courbe de pertes de puissance de
la carte d'alimentation à un seul emplacement. Le tableau 1 récapitule les spécifications.
Comme illustré sur la figure 2, l'unité est composée de 12 puces V·I (six PRM et six VTM). Elle utilise également deux modules de filtrage atténuateurs militarisés en entrée ; ces composants sont décrits ci-dessous.
Le PRM est un régulateur non isolé et performant, capable d'élever ou d'abaisser une large gamme de tensions d'entrée. Il est spécifiquement conçu pour fournir une tension de distribution de bus adaptée afin d'alimenter les VTM situés en aval, qui constituent des convertisseurs au point de charge (POL) rapides, performants, isolés et à faible bruit. Ensemble, le PRM et le VTM forment un sous-système de conversion CC/CC complet offrant les avantages suivants : haute densité et rendement ; fonctionnement à faible bruit ; flexibilité architecturale ; réponse transitoire rapide ; et suppression de l'encombrement au point de charge.
Tableau 1. Spécifications
(25 °C, tension nominale, charge à 100 % sauf indication contraire)
Conforme à la plage normale de la norme MIL-STD-704F
(22 V CC à 29 V CC, 28 V CC nominal).
Tension d'entrée CC : 50 V CC. Temps de réponse transitoire : 12,5 ms ;
arrêt prolongé pour redémarrage automatique.
Arrêt pour redémarrage automatique en cas de valeurs anormales.
Courant d'entrée CC : 23,5 A max. à 22 Vcc ; 18,5 A typique pour une entrée à 28 Vcc
Puissance d'entrée 518 W max.
Puissance de sortie maximale de 450 W, toutes sorties confondues
+5 Vcc, 40 A, 200 W
; +3,3 Vcc, 55 A, 182 W ;
+12 Vcc, 7,1 A, 85 W ;
-12 Vcc, 7,1 A, 85 W
Efficacité 85 % min
Temps de démarrage : 500 ms max.
Réglage de la tension ± 1%
Régulation de la température ± 0,01 % / °C
Régulation ligne/charge : Ligne : ± 1 % ; Charge : ± 1,2 %
50 mV crête à crête max (
bande passante d'ondulation de sortie de 20 MHz), sauf pour ± 12 Vcc : 100 mV
crête à crête max (bande passante de 20 MHz)
Limitation de courant, protection contre les courts-circuits,
automatique
-40 °C à +65 °C (mesuré sur la carte mère),
refroidissement par conduction avec cales de blocage jusqu'à 400 W.
-40 °C à +55 °C (mesuré sur la carte mère),
refroidissement par conduction avec cales de blocage jusqu'à 450 W.
-55 °C à +100 °C, hors service.
Dimensions 6U x 4 hp x 160 mm
Poids typique 1,1 kg
Connecteur 1 Positronics PCIH47 M400A1
Chocs et vibrations MIL-STD-810 Sol Mobile
Humidité 0-95% sans condensation
EMI MIL-STD-461E CE102, CS101
Le VTM assure une division de tension (ou multiplication de courant) à facteur fixe rapide, efficace et silencieuse. Avec douze facteurs de division de tension compris entre 1:1 et 1:32, le VTM autonome offre à l'utilisateur la flexibilité de fournir jusqu'à 100 A ou 120 W pour toute tension de sortie comprise entre 1 et 50 V CC, dans un boîtier CMS d'environ 6,5 cm². Les VTM militaires sont optimisés pour une utilisation avec le PRM militaire afin de mettre en œuvre une architecture de puissance factorisée (FPA). L'ensemble chipset PRM™ + VTM FPA offre toutes les fonctionnalités d'un convertisseur CC/CC, mais avec des performances et une flexibilité accrues, dans un boîtier miniature robuste.
Le M-FIAM5B, un module atténuateur de filtrage d'entrée COTS avec une tension d'entrée de 20 V, est un module d'étage d'entrée CC qui assure le filtrage des interférences électromagnétiques (EMI) et la protection contre les transitoires. Il permet aux concepteurs de se conformer à la norme de susceptibilité MIL-STD-461E et à la norme de transitoires d'entrée MIL-STD-704E/F. Il accepte une tension d'entrée de 14 à 36 V CC et fournit un courant de sortie jusqu'à 20 A. Le M-FIAM5B est proposé dans un module standard « demi-brique » mesurant 2,28 po x 2,2 po x 0,5 po
et, selon le modèle sélectionné, il peut être monté en surface ou encastré dans la carte pour les applications où la hauteur est critique.
