机载显示器电源板硬件选型探究
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【摘要】本文对机载显示器电源电路板的硬件选型进行了探究。针对机载显示器设备对电源系统的要求，在明确电源电路组成部分和结构顺序的基础上，分别从滤波模块、抗浪涌模块、电压转换模块等部分入手，介绍了各硬件模块的功能、芯片选型以及安装应用注意事项等内容，以期为机载显示器电源电路设计人员提供一些技术性参考。
一、引言
电源板是机载显示器电能获得的重要渠道，也是整机电子通讯线路中十分关键的组成部分。由于机载设备使用飞机发电机提供的+28V电源，属于B类供电设备，在实际供电过程中，直流压降不能超过2V。因此，包括机载显示器在内的一切设备都需要满足复杂环境下的高空功能需求，加之飞机内部空间有限、电磁环境复杂等因素，针对机载显示器的供电电路板需要满足体积小、重量轻、抗干扰能力强等特点。传统的分立元件电路板、直插元件电路板体积大、效率低下，难以满足机载环境的需求，在上述背景下，针对机载显示器硬件电路的选型也变得较为苛刻。
二、机载显示器电源板硬件选型与分析
一般来说，机载显示器电源板的硬件布板顺序依次为保护电路模块、滤波电路模块、抗浪涌模块、电压转换模块，此外，还有保证瞬间供电的钽电容电路。因此，在具体的硬件选型中，需要对上述模块部分进行详细分析。
（一）保护电路模块
保护电路模块是飞机发电机输出+28V信号接入机载显示器电源板时，需要通过的第一个硬件模块，也是整个电源板电路的重要部分，当输入电压或电流出现过载或不稳定时，保护电路模块能够起到关断+28V信号与机载显示器电源板后续电路之间电路联系的作用，从而保证整块机载显示器电源板不被烧毁。在具体的硬件模块选型中，通常采用保险管作为保护电路模块的核心硬件。保险管也被称为熔断器，它还在电路电流异常升高到一定程度时，自身熔断切断电流，以起到保护电路安全的效应。保险管的熔断电流值需要大于整个电路的正常工作电流，否则会中断产品的正常工作;同时，又不能过大，否则起不到保护电路的作用。例如，整个产品的最大工作电流为1.8A，我们可以选择4A的保险管。可选择littlefuse公司生产的额定电流为4A的玻璃保险管。该公司产品性能完全能够满足机载显示器电源板的保护需求。此外，在保护电路模块中，还需要外接一些电阻、二极管元件，此类元件并没有过高的硬件选型要求，一般采用常规标准即可。
（二）滤波电路模块
为了使机载显示器获得更为平滑的直流信号，通常需要采用滤波电路将输入信号中的直流谐波成分滤除。此外，由机内部电磁干扰信号过多，利用滤波电路的EMC特性，可从源头堵住外界电磁信号对电源板电路的干扰，从而保证电源信号的稳定。在具体的硬件选型中，可选择RF2575滤波器，并外接电容电感等元件，构成整体滤波电路模块。RF2575是一种高规格、高质量，适合军用设备的滤波元件，能够起到有效抑制电路差模噪声、共模噪声的作用，此外，还能够滤除输入电流中的谐波成分，完全满足机载显示器电源板的滤波需求。此外，为保证电缆瞬间供电的稳定性，在滤波模块与后续电路之间，应引入固态钽电容元件。具体的连接方式为：将固态钽电容接在+28V输入信号与GND之间。在选型中应考虑：固态钽电容的选型必须应符合GJB相关要求。例如，可选择株洲宏达电子有限公司生产的GAK38T-50V9000UF-K型号钽电容。该元件使用温度范围为：-55℃～125℃;最大耐压值为50V。采用激光焊接，全钽结构，能够承受3V的反向电压，具有电性能优良、稳定可靠、体积小、抗辐射能力强等特点，十分适合机载显示器电源板的安装。
（三）抗浪涌模块
机载显示器电源板工作中，会有直流瞬态浪涌电压产生，由此会引发过压浪涌脉冲。如不加规避，过高的浪涌电压可能会击穿电源板元件，例如，电容、电阻等，使得整块电路板受到损伤或失效。因此，在机载环境中，需要设置抗浪涌模块，对浪涌电压进行控制。为保证电源板工作的可靠性、安全性，在具体的模块选型中，应优先考虑质量好、电气性能优良的硬件模块。例如，可选择GAIA公司生产的PGDS50-50-0-K/T抗浪涌模块。GAIA公司成立于90年代初，是全球知名的电源模块设计供应商，其产品被广泛应用于航空航天、军事市场，因此，产品质量值得信赖。而选择PGDS50-50-0-K/T模块的原因不仅仅是因为GAIA公司的“大牌效应”，更重要的是，看中该模块电路突出的电气性能。首先，PGDS50-50-0-K/T模块符合MIL-STD-704标准，输入电压为28VDC，恰好符合飞机发电机输入信号+28V的要求。其次，PGDS50-50-0-K/T的温度范围为-40℃～105℃;输出功率为50W;并具有集成LC电磁干扰滤波、永久短路保护、输出可调、遥控补偿、输入欠压锁定等功能，是一款高组合式瞬态/尖峰浪涌电压抑制模块，完全满足电源板的应用需求。
（四）电压转换模块
由于机载显示器的供电电源一般为：+5V-+28V，因此，在整个电源板中，还需设置电压转换模块，将+28V的输入信号稳定在机载显示器的额定供电电压之间。在具体的选件选型中，可选择Vicor公司生产的Micro系列DC-DC电压转换器模块。以供电电源+5V为例，可选择型号为V28C5M50BL的电源转换器，其电气特性为：输入电压+28V;输出电压+5V;封装形式为Micro型;输出功率为50W;温控范围为-55℃～100℃;引脚形式为长引脚/含铅。此外，V28C5M50BL还具有输入欠压封锁、输出过压保护、过热关断等特性，并采用高频ZCS/ZVS开关技术，因此，模块在保持高功率密度和效率的同时，噪声却十分低，完全满足电源板的工作需求。综上所述，机载显示器电源板的主要硬件选型如表1所示：
表1 硬件选型表
名称 生产厂商 型号
保险管 littlefuse公司 4A玻璃保险管
滤波模块 RFI RF2575
固态钽电容 株洲宏达电子有限公司 GAK38T-50V9000UF-K
抗浪涌模块 GAIA公司 PGDS50-50-0-K/T
电压转换模块 Vicor公司 V28C5M50BL
三、结束语
本文对机载显示器电源板的硬件选型作了探究，并给出了主要器件的选型规格。由于机载显示器电源板结构较为复杂，一些电阻、电容、电感等小元器件的选型并没有做深入研究，因此，本课题的研究仍有待进一步深入。
参考文献
[1]郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析[M].北京：电子工业出版社，2010.
[2]欧寿春.VICOR电源模块在某机载电子设备上的应用[J].自动化博览，2000（2）：6-8.