I produttori di chassis VME MIL-COTS continuano a offrire sviluppi avanzati, integrando tecnologie all'avanguardia con livelli di potenza più elevati in chassis e slot VME delle stesse dimensioni. Ciò aumenta la pressione sui produttori di schede di alimentazione VME MIL-COTS, che devono fornire schede in grado di raggiungere potenze maggiori, limitando al contempo il numero di slot di alimentazione necessari. Inoltre, l'alimentatore deve essere in grado di funzionare in condizioni estreme di temperatura, urti, vibrazioni e umidità.
Una nuova tecnologia, denominata Factored Power Architecture e fornita da V·I Chips, è la ragione principale per cui è stato possibile ottenere una maggiore densità di schede di alimentazione in un robusto package miniaturizzato. Più nello specifico, l'altezza ridotta del chip V·I è il motivo principale per cui la scheda di alimentazione può essere alloggiata in un singolo slot. La piastra di base in alluminio convoglia il calore generato dai chip verso il bordo della scheda, dove le guide del telaio lo dissipano. I convertitori di potenza convenzionali sono semplicemente troppo alti per soddisfare questo requisito.
L'assemblaggio è stato un aspetto importante, soprattutto per quanto riguarda le problematiche termiche. Diversi fattori aggiuntivi sono stati necessari per superare il problema del calore: la maggiore efficienza dei chip V·I, un materiale di riempimento termico per gli spazi vuoti e il fatto che i chip V·I avessero un profilo più basso, consentendo uno spessore di metallo sufficiente sulla scheda madre per creare un percorso termico verso le guide laterali. Inoltre, l'elevata efficienza dei chip ha portato a una migliore dissipazione del calore nello spazio ridotto e hanno offerto un intervallo di temperatura operativa più ampio, il che ha ulteriormente contribuito al successo.
Il materiale di riempimento termico è stato un secondo fattore importante per la realizzazione del design a singolo slot. Consiste in una miscela bicomponente morbida e malleabile applicata sulla parte superiore dell'interfaccia utente (VI) del chip, consentendo al design di dissipare il calore dai chip. Un problema secondario era rappresentato dall'impossibilità di applicare una pressione verso il basso sulle interfacce utente senza causare danni. Con l'utilizzo del materiale di riempimento termico, tale pressione non viene esercitata. Un ulteriore problema è rappresentato dalle tolleranze di altezza dei chip imprecise (poiché si tratta di pin J a montaggio superficiale), che rendono impossibile garantire altezze dei chip identiche e quindi ottenere un buon contatto con il dissipatore di calore. L'utilizzo del materiale di riempimento termico di Bergquist fornisce un buon percorso termico a tutti i chip senza alcuna forza verso il basso su nessuno di essi.
Infine, i produttori di schede VME spesso richiedono un filtraggio EMI aggiuntivo per soddisfare gli standard MIL. Con l'aggiunta di un filtro/modulo di attenuazione in ingresso (M-FIAM5B), non è necessario alcun filtraggio EMI aggiuntivo con la scheda di alimentazione a singolo slot.
La Figura 1 mostra l'unità, la Figura 2 mostra lo schema a blocchi e la Figura 3 mostra la curva di perdita di potenza per
la scheda di alimentazione a singolo slot. La Tabella 1 riassume le specifiche.
Come illustrato nella Figura 2, l'unità è composta da 12 chip V·I (sei PRM e sei VTM). Utilizza inoltre due moduli filtro attenuatore di tipo militare all'ingresso; questi componenti sono descritti di seguito.
Il PRM è un regolatore efficiente non isolato, in grado di aumentare o diminuire un'ampia gamma di tensioni di ingresso. È specificamente progettato per fornire una tensione di distribuzione del bus fattorizzata per alimentare i VTM situati a valle, che fungono da convertitori point-of-load (POL) veloci, efficienti, isolati e a basso rumore. Insieme, il PRM e il VTM formano un sottosistema completo di conversione DC/DC che offre i vantaggi di elevata densità ed efficienza; funzionamento a basso rumore; flessibilità architetturale; risposta transitoria rapida; ed eliminazione di ingombranti condensatori point-of-load.
Tabella 1. Specifiche
(25 °C, linea nominale, carico al 100% salvo diversa indicazione)
Conforme all'intervallo normale MIL-STD-704F
da 22 VDC a 29 VDC, 28 VDC nominali.
Tensione di ingresso CC 50 VDC. Transitorio di 12,5 ms,
spegnimento più lungo per il riavvio automatico.
Spegnimento per il riavvio automatico in intervallo anomalo.
Corrente di ingresso CC massima 23,5 A a 22 Vdc; 18,5 A tipica per ingresso a 28 Vdc
Potenza in ingresso 518 W max
Potenza di uscita massima 450 W, somma di tutte le uscite
+5 Vdc, 40 A, 200 W
Tensioni di uscita +3,3 Vdc, 55 A, 182 W
+12 Vdc, 7,1 A, 85 W
-12 Vdc, 7,1 A, 85 W
Efficienza minima 85%
Tempo di avvio massimo 500 ms
Regolazione della tensione ± 1%
Regolazione della temperatura ± 0,01% / °C
Regolazione linea/carico: Linea: ± 1%; Carico: 1,2%±
50 mV picco-picco max (
larghezza di banda dell'ondulazione in uscita di 20 MHz), tutti tranne ± 12 Vcc: 100 mV
picco-picco max (larghezza di banda di 20 MHz)
Limite di corrente, protezione da cortocircuito,
automatico
Da -40°C a +65°C, misurati sulla scheda madre,
raffreddamento a conduzione con cunei di bloccaggio fino a 400 W.
Da -40°C a +55°C, misurati sulla scheda madre,
raffreddamento a conduzione con cunei di bloccaggio fino a 450 W. Da
-55°C a +100°C, non operativo.
Dimensioni 6U x 4hp x 160 mm
Peso tipico 1,1 kg
Connettore 1 Positronics PCIH47 M400A1
Test di urto e vibrazione MIL-STD-810 per veicoli terrestri
Umidità 0-95% senza condensa
EMI MIL-STD-461E CE102, CS101
Il VTM offre una divisione di tensione (o moltiplicazione di corrente) a fattore fisso, rapida, efficiente e silenziosa. Con dodici fattori di divisione di tensione compresi tra 1:1 e 1:32, il VTM autonomo offre all'utente la flessibilità di erogare fino a 100 A o 120 W per qualsiasi tensione di uscita compresa tra 1 e 50 VDC in un package a montaggio superficiale di circa 1 pollice quadrato. I VTM per applicazioni militari sono ottimizzati per l'uso con il Military PRM per implementare un'architettura di potenza a fattore (FPA). Insieme, il chipset FPA PRM™ + VTM offre tutte le funzionalità di un convertitore DC/DC, ma con livelli di prestazioni e flessibilità superiori, in un robusto package miniaturizzato.
L'M-FIAM5B, un modulo attenuatore di filtro in ingresso COTS con una tensione di ingresso di 20 V, è un modulo di stadio di ingresso CC che fornisce filtraggio EMI e protezione dai transitori. Consente ai progettisti di soddisfare lo standard di suscettibilità MIL-STD-461E e lo standard di transitori in ingresso MIL-STD-704E/F. Accetta una tensione di ingresso da 14 a 36 V CC e fornisce una corrente di uscita fino a 20 A. L'M-FIAM5B è disponibile in un modulo standard "half-brick" di dimensioni 2,28 x 2,2 x 0,5 pollici
e, a seconda del modello selezionato, può essere montato in superficie o incassato nella scheda per applicazioni in cui l'altezza è un fattore critico.
