Привествую уважаемых участников!
Был бы очень признателен за подсказку в решении следующей технической проблемы.
Я продумываю узел связи и регистратора характеристик, который должен будет находиться на борту судна.
Проблем с начинкой никаких нет, но есть одно требование, с которым у меня возникли проблемы.
Устройство должно иметь способность переживать пропадание питающего напряжения на время до 2 секунд без последствий для работоспособности.
Начинка устройства - цифровая; кушает она 5В и менее. Суммарная потребляемая мощность по
прикадкам составит около 15 Вт. Питание на узел приходит в виде 200В переменного тока с частотой 400 Гц.
Учитывая условия эскплуатации на борту судна, узел должен работать в промышленном диапазоне температуры.

В какую сторону я копал.
Взять два источника питания(ИП). Первый делает из 200 В переменного постоянку в вольт 20.
Второй ИП делает из этих 20В нужные 5В. Между этими двумя ИП вставить
много-много кондесаторов. Проблема в том, что по расчетам кол-во кондеров при заданных
параметрах потребления зашкаливает за сотни штук (чиповые танталы), что, разумеется, совсем не годится.

Думал на тему ионистра и аккумулятора.
Но подозреваю, что ставить аккумуляторную батарею внутрь - не сгодится, потому что вряд ли она на морозе долго проживет, да
и деградировать будет со временем. А узел должен работать без обслуживания хотя бы лет 5.

У кого-нибудь есть альтернативные идеи, на базе чего это можно реализовать?

Поскольку E=C*U^2, лучше наращивать напряжение батареи конденсаторов, а не ёмкость. У меня устройство, потребляющее около 4,5Вт, работает около 14с от 680мкФ 450В.

Абсолютно верно! И можно сделать 2 входа питания. Один поддерживается, второй пропадает. Ведь не все поголовно функции нужны при пропадании входного... Так глядишь и емкость можно будет подсократить...

Танталовые чипы - крайне несерьезно.
Уменьшайте потребление аппаратуры. Похоже, там резерв есть и немалый, раз это аппаратура-цифра.
Но даже если 20 ватт и 2 секунды, то запасти во входной емкости простыми электролитами 40 Дж - вполне реально.
Двухступенчатое преобразование всегда не просто плохо - отвратительно. Не стоит это решение даже рассматривать для данного случая.

Как готовое решение-купить мощный источник питания, ватт 900 , и брать от него необходимые Вам 15.
Хотя дешевле взять источник на 20 Вт и к конденсаторам сетевого фильтра подключить дополнительные ёмкости (около 1500uF)

Сообщение отредактировал SergCh - Sep 6 2013, 05:31

Поставте прямо по 5В два маленьких последовательно включенных ультраконденсатора - фарад на десять (10Фх2,7В), с последовательным резистором для ограниечения тока заряда, зашунтированным в обратном направлении диодом шоттке, на две секунды хватит без проблем.

А здесь как раз придётся рассматривать именно его, потому что алюминиевые на –55°C есть только низковольтные, например на 63 В, так что первый понижающий стабилизатор исключит два зла — ударный ток и пульсаций, в результате чего этот ресурс будет исключён из основной работы и сберегаем только для аварийного случая, тем более что частота возникновения которого в ТЗ не указана, т.е. например авантюру NTC просчитать попросту невозможно.

P.S. Советующим суперконденсаторы — их нет ниже –40°C, так что нет предмета для обсуждения.

Их можно ведь и подогреть. И (или) конденсаторы.

если питается аппаратура от импульсного преобразователя, то ему как правило, все равно постоянка или выпрямленная переменка, если так- ставьте выпрямитель на входе ИБП, заряд конденсатора осуществляйте через резистор, отдачу в ИБП через диод, тогда и алюминиевых электролитов достаточно, вдобавок ИБП держит стабильные 5В на выходе при пониженных напряжениях на входе до например 0,6 от номинального напряжения на входе, поэтому в отличии конденсатора на 5В, который разряжается от 5 до например порога работы внутренностей 4-4,5В, конденсатор на входе "тянет" дольше и как говорили ранее, отношение энергии к габаритам у высоковольтных конденсаторов выше.


если это действительно так, то придется что-то изобретать...

У автора об отрицательной температуре сказано предельно конкретно: "на морозе". Без указания каких либо цифр. Поэтому, то, что нужно ниже –40°C, - пока лишь смелые догадки. С другой стороны, не вижу проблем соединить последовательно шесть конденсаторов по 63В.

https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jv...4+ABA0000+5++WW
те что на -40 наверно и при -55 не лопнут, esr вырастет, емкость упадет здесь это не критично, лишь бы не пробивало...
-55 даже на 100В есть!

Корабельная аппаратура. При минус 40 это какой-то летучий голландец вмерзший в лед навечно.
Пугать 63 вольтами себя не нужно, иначе источник сетевой для мороза вообще невозможно сделать.
В конце-концов, можно на мороз и начхать. Это не тепло. Часто мороз записан потому что у производителя нет испытательного оборудования ниже какой-то температуры. Когда очень хочется, но ничего нет - ставят обыкновенные компоненты на мороз даже в весьма ответственной аппаратуре.
Попался как-то отчет NASA по такому случаю. Им нужно было при минус 180 что-то соорудить. Понятно, что ни один изготовитель под этим не подпишется. Взяли партию обычных микросхем и провели тест, поливая жидким азотом. Ничего, немного параметры поуходили, но вполне терпимо. На том и полетели, по-видимому.

Вообще, по температуре в ТЗ указано -55, но цифровая часть у меня "официально" по даташитам на цифровые схемы держать -40. Однако испытания на -55 все равно обязательно будут.
Всем большое спасибо за идеи! Если я правильно понял, оптимальное решение такое: первый ИП делает из AC 200 вольт напряжение DC ~50..60 вольт, второй - из этих 60 нужные всему остальному 5В, а между ИП вставить необходимое кол-во мощных электролитов на 63В. Верно?

Неверно!
Делайте прямо из 200 вольт свои 5. Всякое двойное преобразование сильно усложнит задачу и ничего положительного не добавит.
Грамотно сделанный сетевой источник удержит выходное напряжение при разряде входных конденсаторов до половины напряжения. Это 75% энергии. Источник должен иметь по входу 220 накопительные конденсаторы достаточной емкости.
Мороз, пусковые токи можно рассматривать как второстепенное. То уже вылизывание блох, а не принципиальный подход.
В конце-концов делают источники и по 5 киловатт, как-то с пусковыми токами справляются и на мороз тоже делают. Утверждать что нет в природе морозоустойчивых источников со входным напряжением выше 63вольт - явно противоречит реальности.
Всякие решения с ионисторами, аккумуляторами настолько добавят хлопот, что выигрыша аппаратного не будет. Это только умозрительно можно ионисторов последовательно натолкать. Будут проблемы со стабилизацией выходного, с разравниванием их заряда и еще куча.

Ну и работайте над снижением мощности.

Егоров, спасибо большое!
В таком случае, что посоветуете:
1) модуль питания АС_200/DC_5, у которого бы была возможность подключить доп. емкость на вход (есть ли такие на рынке?...)
либо
2) поставить на АС200 выпрямительный мост, после него кондеры и модуль DC_200/DC_5 ?

Просто хотелось бы использовать готовый модуль питания из ассортимента Александер Электрик или Ирбис, ну или буржуйский подошел бы какой-нибудь на худой конец.
Разрабатывать что-то свое нет ресурсов.