Особенности проектирования отрицательной обратной связи и силового сглаживающего фильтра DC/DC преобразователя с импульсными нагрузками для приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток РЛС
Автор: Дмитриков В.Ф., Петроченко А.Ю., Розанов А.А.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 1 т.24, 2021 года.
Бесплатный доступ
Показано принципиальное отличие преобразователя напряжения источника вторичного электропитания для приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток с импульсной нагрузкой и переменной скважностью импульсов от традиционных преобразователей напряжения, постоянно потребляющих мощность от первичной сети. Методы улучшения качества переходных процессов в преобразователе напряжения с постоянным потреблением мощности при пуске путем плавного запуска неприменимы для улучшения качества переходных процессов в периодических импульсах тока, вызванных импульсной нагрузкой. Поскольку любые пульсации, шумы, нестабильности по питанию приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток, работающих в линейном режиме, приводят к паразитной амплитудной модуляции излучаемого сигнала и к ухудшению качества селекции и сопровождения цели, то к качеству напряжения питания приемопередающих модулей предъявляются очень жесткие требования (пульсации напряжения kп ≤ 0,5 %, величина перерегулирования выходного напряжения sU ≤ 2 % и т. д.). В статье показано, что такое качество выходного напряжения при импульсной нагрузке приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток может быть получено при использовании преобразователя напряжения понижающего типа с двухконтурной отрицательной обратной связью по выходному напряжению и току дросселя, с накопительным конденсатором и с силовым сглаживающим фильтром с характеристиками Чебышева и Баттерворта. В работе исследовалось влияние глубины отрицательной обратной связи по выходному напряжению и току дросселя сглаживающего фильтра, величины емкости накопительного конденсатора, типа и параметров сглаживающего фильтра и даны рекомендации выбора их оптимальных значений, при которых обеспечивается требуемое качество напряжения питания для приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток РЛС с учетом минимизации их габаритов.
Приемо-передающий модуль, активная фазированная антенная решетка, источники питания с импульсной нагрузкой, качество выходного напряжения, отрицательная обратная связь
Короткий адрес: https://sciup.org/140256145
IDR: 140256145 | УДК: 621.31/.37 | DOI: 10.18469/1810-3189.2021.24.1.78-88
Design features of negative feedback and power smoothing filter of the DC / DC converter with pulse loads for transmitter-receiver modules of active electronically scanned arrays
The fundamental difference of the voltage converter of the secondary power supply source for the transmitter-receiver modules of active electronically scanned arrays with impulse load and variable duty cycle from traditional voltage converters that constantly consume power from the primary network is shown. Methods for improving the quality of transient processes in voltage converter with constant power consumption during start-up by soft start are not applicable to improve the quality of transients in periodic current pulses caused by a pulsed load. Since any ripples, noises, instabilities in the power supply of the transmitter-receiver modules of active electronically scanned arrays operating in a linear mode lead to parasitic amplitude modulation of the emitted signal and to a deterioration in the quality of selection and target tracking, very strict requirements are imposed on the quality of the transmitter-receiver modules supply voltage (voltage ripple kп ≤ 0,5 %, the amount of overshoot of the output voltage sU ≤ 2 %, etc.). The article shows that such a quality of the output voltage with a pulsed load of the transmitter-receiver modules of active electronically scanned arrays can be obtained using a lower-type voltage converter, with a double-circuit negative feedback for the output voltage and current of the inductor, with a storage capacitor and with a power smoothing filter with the characteristics of Chebyshev and Butterworth. The work investigated the influence of the negative feedback depth on the output voltage and current of the smoothing filter choke, the value of the storage capacitor capacity, the type and parameters of the smoothing filter, and recommendations were given to select their optimal values, at which the required quality of the supply voltage for the transmitter-receiver modules of active electronically scanned arrays was ensured, taking into account the minimization of their dimensions.
Список литературы Особенности проектирования отрицательной обратной связи и силового сглаживающего фильтра DC/DC преобразователя с импульсными нагрузками для приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток РЛС
- Кушнерев Н.А., Шумов М.А. Система электропитания активных фазированных Антенных решеток // Антенны. 2007. № 12. С. 63-69.
- Kushnerev N.A., Shumov M.A. Power supply system for active phased array antennas. Antenny, 2007, no. 12, pp. 63-69. (In Russ.)
- Гончаров А.Ю. Особенности построения матричных систем распределенного электропитания для АФАР // Компоненты и технологии. 2016. № 12 (185). С. 100-104.
- Goncharov A.Ju. Features of the construction of matrix systems of distributed power supply for AFAR. Komponenty i tehnologii, 2016, no. 12 (185), pp. 100-104. (In Russ.)
- Особенность проектирования силового сглаживающего фильтра транзисторного преобразователя напряжения при работе на динамическую нагрузку / В.Ф. Дмитриков [и др.] // Практическая силовая электроника. 2016. № 4 (64). С. 14-24.
- Dmitrikov V.F. et al. Design feature of a power smoothing filter of a transistor voltage converter when operating on a dynamic load. Prakticheskaja silovaja elektronika, 2016, no. 4 (64), pp. 14-24. (In Russ.)
- Designing DC/DC converters with impulse loads for secondary supply systems of transmit/receive modules for active phased array antennas of radars / V.F. Dmitrikov [et al.] // 2020 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). 2020. P. 331-339. DOI: 10.1109/EDM49804.2020.9153490
- Dmitrikov V.F. et al. Designing DC/DC converters with impulse loads for secondary supply systems of transmit/receive modules for active phased array antennas of radars. 2020 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM), 2020, pp. 331-339. DOI: 10.1109/EDM49804.2020.9153490
- Дмитриков В.Ф., Шушпанов Д.В. Устойчивость и электромагнитная совместимость устройств и систем электропитания. М.: Горячая линия - Телеком, 2018. 542 с.
- Dmitrikov V.F., Shushpanov D.V. Immunity and Electromagnetic Compatibility of Devices and Power Supply Systems. Moscow: Gorjachaja linija - Telekom, 2018, 542 p. (In Russ.)
- Автоматизированная компьютерная программа быстрого расчета и оптимизации переходных и стационарных процессов в электрических цепях радиотехнических и телекоммуникационных устройств (FASTMEAN) / А.Д. Артым [и др.]. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002610191 от 15 февраля 2002 г.
- Artym A.D. et al. Automated computer program for fast calculation and optimization of transient and stationary processes in electrical circuits of radio engineering and telecommunication devices (FASTMEAN). Certificate of official registration of the computer program no. 2002610191, 15 February 2002. (In Russ.)
- Проектирование силового сглаживающего фильтра транзисторного преобразователя с учетом потерь в реактивных элементах и работы на динамическую нагрузку / В.Ф. Дмитриков [и др.] // Электропитание-2016 (г. Санкт-Петербург, 8-10 июня 2016 г.): сб. докладов всероссийской научно-технической конференции. СПб., 2016. С. 36-51.
- Dmitrikov V.F. et al. Designing a power smoothing filter of a transistor converter taking into account losses in reactive elements and work on a dynamic load. Elektropitanie-2016 (Saint Petersburg, 8-10 June 2016): sb. dokladov vserossijskoj nauchno-tehnicheskoj konferentsii, pp. 36-51. (In Russ.)
- Влияние пульсаций выходного напряжения импульсного преобразователя понижающего типа на коэффициент стабилизации выходного напряжения / В.Ф. Дмитриков [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2009. Т. 12, № 1. С. 105-112.
- Dmitrikov V.F. et al. Influence of pulsations of the output voltage of a down-type pulse converter on the stabilization factor of the output voltage. Physics of Wave Processes and Radio Systems, 2009, vol. 12, no. 1, pp. 105-112. (In Russ.)
- Исследование пульсаций выходного напряжения транзисторного преобразователя понижающего типа / В.Ф. Дмитриков [и др.] // Практическая силовая электроника. 2008. № 1 (29) С. 40-48.
- Dmitrikov V.F. et al. Investigation of the ripple of the output voltage of a transistor buck converter. Prakticheskaja silovaja elektronika, 2008, no. 1 (29), pp. 40-48. (In Russ.)
