Подавление импульсов 600В в бортсетях летательных аппаратов

В статье представлены результаты исследования ослабления импульсных помех с амплитудой 600 В с помощью модулей фильтрации, которые устанавливаются в бортсетях для подавления радиопомех от импульсных высокочастотных преобразователей. Показано, что эти модули обеспечивают надёжную защиту аппаратуры от таких импульсов.

В цепях электропитания летательных аппаратов (ЛА) на контактах коммутационного оборудования со стороны выключаемых приёмников электроэнергии в момент размыкания цепи, а также за счёт наводок от электромагнитных полей или передачи со стороны приёмников электроэнергии возможно появление импульсов напряжения с амплитудой 600 В (ГОСТ Р 54073). Эти импульсы способны вывести из строя электронную аппаратуру или вызвать в ней сбои.

Мы рассмотрим ослабление только положительного импульса, т.к. отрицательный устраняется параллельным включением диода. Для борьбы с импульсами используются высокочастотные (ВЧ) сетевые фильтры, варисторы, полупроводниковые ограничители напряжения. Одновременно в электропитающие цепи устанавливаются фильтры радиопомех (ФРП), которые подавляют помехи от импульсных ВЧ-преобразователей. Как и высокочастотные сетевые фильтры, ФРП строятся на основе Г- или Т-образных LC-схем.

Это позволило предположить, что ФРП могут достаточно эффективно ослаблять импульсную помеху. В оборудовании, размещаемом на самолётах и вертолётах, в основном используются однопроводные системы электропитания, для которых предприятие АЭИЭП выпускает ФРП в модульном исполнении типов МРМ и МРО.

Модули фильтрации МРО специально разработаны для однопроводных бортсетей. Совместное включение модулей МРО и модулей питания (в качестве примера рассматриваются модули МДМ) не вызывает затруднений.

Модули МРМ являются универсальными и применяются как в двухпроводных, так и в однопроводных сетях постоянного тока. В однопроводных бортсетях, когда отрицательный полюс питания заземлён, при подключении модуля фильтрации к модулю питания выводы «КОРП» и «-ВХ» модуля питания соединяются. Если заземлён положительный полюс бортсети, то объединяются выводы «КОРП» и «+ВХ» модуля питания.

Аналитическое исследование процессов, происходящих при передаче импульса через ФРП, достаточно сложное, т.к. эквивалентные схемы, особенно с учётом паразитных параметров, описываются дифференциальными уравнениями высокого порядка. Компьютерные программы значительно упрощают решение этой задачи.

Параметры импульса после прохождения через ФРП двух типов МРО2-Д5ДМ и МРМ4-Д20ДМ определялись с помощью моделирования в программе схемотехнического анализа Micro-CAP (демонстрационная версия). Импульс подавался от генератора G с формой по ГОСТ Р 54073 и внутренним сопротивлением 50 Ом при начальных условиях Uвх = 0 В, Uвх = 27 В. Нагрузкой являлось активное сопротивление R рассчитанное для режимов: Uвх = 27 В, !ном; Uвх = 27 В, 0,1 !ном (1ном — номинальный проходной ток модуля фильтрации).

Для экспериментальной проверки результатов компьютерного моделирования был изготовлен макет, в котором для формирования импульса 600 В использовался разряд конденсатора ёмкостью 2 мкФ от напряжения 670 В через резистор.

Форма импульса примерно повторяет заданную ГОСТом за исключением плоского начального участка (600 В в течение 10 мкс), где действует импульс большего напряжения.

На рисунке 7 показана форма импульса на конденсаторе 2 мкФ (фиолетовая кривая) и на генераторе с помощью моделирования в программе Mtero-CAP (черная кривая) при измерениях с модулем МРО2-Д5ДМ при номинальном токе нагрузки.

Результаты измерения напряжения на выходе ФРП с помощью моделирования в программе Micro-CAP и осциллограммы, полученные на макете с реальными образцами, приведены на рисунках 8-9. Измерения выполнялись для двух типов модулей фильтрации МРО2-Д5ДМ и МРМ4-Д20ДМ в режиме номинальной нагрузки 1ном и 0,1 ном при начальных условиях ивх = 0 В и ивх = 27 В.

На рисунке 8а, б показано напряжение на выходе модуля фильтрации МРО2-Д5ДМ при воздействии на входе импульса 600 В для двух нагрузок с номинальным током 1ном и током 0,1 ном (начальное условие: ивх = 0). Напряжение на выходе модуля фильтрации значительно уменьшилось по сравнению с уровнем 600 В и не превысило допустимого значения переходного отклонения 80 В для модулей питания МДМ, рассматриваемых в качестве примера использования с модулями МРМ и МРО. Амплитуда этого напряжения при начальном условии ивх = 27 В выросла несущественно — на величину напряжения, не превышающего ивх. При уменьшении тока нагрузки конденсатор на входе модуля фильтрации (Свх) заряжается быстрее, что вызывает повышение напряжения на его выходе. Такие детали можно сделать на комбинированном станке Felisatti, посмотреть на такой комбинированный станок можно на официальном сайте компании felisatti.pro

Сравнение осциллограмм с кривыми выходного напряжения, полученными при моделировании, позволило оценить погрешность компьютерного моделирования, которая не превышает 3-5%.

Аналогичные кривые и осциллограммы выходного напряжения для модуля фильтрации МРМ4-Д20ДМ представлены на рисунке 9. Сравнение показывает, что во всех режимах модуль МРМ, у которого ёмкость Свх близка по значению ёмкости Свх в МРО, при больших в четыре раза токах нагрузки обеспечивает лучшее ослабление входного импульса 600 В. В режиме номинальной нагрузки и при начальных условиях ивх = 27 В импульс на выходе практически отсутствует. Осциллограммы (см. рис. 9д, е) подтверждают хорошую сходимость результатов компьютерного и физического моделирования.

В заключение следует заметить, что модули питания с номинальным значением входного напряжения 27 В, выпускаемые предприятием ООО АЭИЭП, изначально рассчитаны на работу от авиационной бортсети 27 В с выбросом до 80 В. Применение их совместно с модулями фильтрации серий МРО и МРМ в системах электропитания обеспечит надёжную защиту электронной аппаратуры от импульсов с амплитудой 600 В в бортсетях летательных аппаратов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
TRIAL NEWS