Система электропитания активных фазированных антенных решеток - [3]

I₊₁₀=I_СРn=0,28·29 = 8,12А; Р₊₁₀ =10·8,12=81,2 Вт.

Потребление по каналу +5 В:

I₊₅=I₁n=0,2·29 = 5,8А; Р₊₅ =5·5,8=29 Вт.

Потребление по каналу –5 В:

I_-5=I₂n=0,08·29 = 2,32А; Р_-5 =5·2,32=11,6 Вт.

Таблица 1. Типономиналы модулей ЗАО «Электронинвест»

Серийные источники типа СПН	Выходная мощность, Вт	Ряд выходных напряжений, В	Масса, кг	Габаритные размеры, мм
СПН03	3	5; 6; 9; 12; 15	0,042	50×32×12
СПН05	5	2,5; 3,3; 5; 6; 9; 12; 15; 27	0,052	58×34x12
СПН10	10	2,5; 3,3; 5; 6; 9; 12; 15; 27; 36	0,064	64×40×12
СПН15	15	2,5; 3,3; 5; 6; 9; 12; 15; 27; 36	0,086	71×44x×14
СПН25	25	3,3; 5; 6; 9; 12; 15; 27; 36	0,160	89×54×16
СПН50	50	5; 6; 9; 12; 15; 27; 36	0,210	98×61×16
СПН10	100	36	0,280	122×84×1

Для такой системы можно выбрать серийные источники типа СПН, выпускаемые предприятием «Электронинвест»:

• для канала +10 В — СПН100 10- В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ;

• для канала +5 В — СПН50 05-В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ;

• для канала -5 В — СПН 15 05- В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ.

С учетом данных, приведенных в табл. 1, общая масса всех источников составит 10,4 кг без учета массы накопителей энергии, установленных в ППМ. Структурная схема такой системы электропитания приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема централизованной системы питания полотна антенной решетки и распределительной системы

Оценим надежность системы. Вероятность безотказной работы одного источника типа СПН:

p = e^–λ_Рt_Рe^{–λ_ХРt_ХР} = e^{-1·10-6·3000}e^{-11,6·10-8·40000} = 0,992

В данной системе отказ наступает при выходе из строя любого из источников. Общее число источников k=3×n=54. Вероятность безотказной работы централизованной системы питания

P_ЦС =p^k=0,992⁵⁴ =0,648.

Полученное значение вероятности безотказной работы системы питания является крайне низким. Резервирование источников питания в данной системе практически не представляется возможным по следующим причинам.

При резервировании здесь требуется коммутировать выходные цепи источников питания. Производить данную коммутацию с помощью электромеханического реле невозможно из-за низкой надежности таких реле Применение развязывающих диодов также невозможно, поскольку при низких выходных напряжениях, имеющих место в данном случае, нельзя обеспечить требуемые значения величины и нестабильности выходных напряжений источников питания.

Рис. 2. Схема децентрализованной системы питания полота антенной решетки и распределительной системы

Для сравнения параметров этой схемы электропитания с другими вариантами примем надежность узла коммутации (УК) равной единице. Тогда надежность централизованной системы электропитания с резервированием будет P_ЦСрез= 0,996.

Приняв массу узла коммутации равной 0,15 кг, получим массу такой системы, равной 28,9 кг.

Оценим децентрализованную систему (ДС) электропитания. При таком построении системы электропитание каждого ППМ осуществляется от своих маломощных источников питания, которые в свою очередь питаются непосредственно от бортсети. В данной системе отсутствует централизованная часть системы питания, соответственно ее надежность при сравнительном анализе равна единице.

Исходя из требований к питающим напряжениям ППМ, в качестве источников питания здесь можно использовать три преобразователя СПН:

• для канала +10 В — СПН 03 10- В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ;

• для канала +5 В — СПН 03 05- В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ;

• для канала -5 В — СПН 03 05- В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ.

Суммарная масса источников питания в этом случае будет

M = N×3x0,042 = 64,76 кг.

Структурная схема такой системы электропитания приведена на рис. 2.

Таким образом масса системы питания при децентрализованной схеме составит 64,8 кг без учета массы накопителей энергии, установленных в ППМ.

Рассмотрим систему электропитания с частичной централизацией (ЧЦ). При таком построении системы питание ППМ можно осуществить несколькими способами.

Рассмотрим вариант (первый способ), когда дополнительные напряжения +5 и -5 В формируются от источников, питающихся от цепи основного канала +10 В. При таком построении в источниках +5 и -5 В не требуется гальванической развязки входных и выходных цепей и они могут быть выполнены на основе импульсных стабилизаторов, имеющих существенно меньшую массу и больший КПД по сравнению с СПН, так как их схема управления более простая и в них отсутствует трансформатор. Предварительные расчеты показали, что плата ИСН с двумя выходными напряжениями +5 и -5 В при ее размещении внутри ППМ будет иметь массу 0,025 кг и габаритные размеры 50×35×10 мм. КПД такого ИСН составит не менее 80%. Тепловыделение этой платы не будет превышать 0,35 Вт. В этом случае ППМ питается только от напряжения +10 В с током потребления I₊₁₀ = 0,28+0,175 = 0,455 А и потребляемой мощностью 4,55 Вт.

При втором способе построения схемы с частичной централизацией при котором вспомогательные напряжения +5 и –5 В для каждого ППМ вырабатываются импульсным стабилизатором напряжения, расположенным в корпусе ППМ, а напряжение +10 В осуществляется мощным СПН, обеспечивающим питание всего столбца. Из расчетов, проведенных выше имеем мощность, потребляемую одним ППМ, равную 4,55 Вт. Тогда мощность СПН составит 4,55×29= 132 Вт.

Серийно СПН на данную мощность не выпускаются, поэтому такой источник должен специально разрабатываться.