Космический DC-DC преобразователь, 100VDC->27V@5A или ->27V@60A Опции

[Waso]

Здравствуйте.

Появилась задача разработать преобразователь напряжения для космического аппарата. Входное напряжение - 100В +-5%, постоянка. Выходное - 27В (регулировка от 24 до 30). По мощности нужно предложить два варианта: на выходной ток 5 и 60 А. Гальваническая изоляция не обязательна. ЭРИ в пластиковых корпусах нельзя, желательно только Россия и вообще если микросхемы - то только рад-стойкие. Диапазон температур минус 40 плюс 60 грд.Ц. Понятно, что нужна устойчивость к космической радиации. Орбита не высокая, 600км - до радиационных поясов далеко, но спец.фактор действует.

Опыта по импульсным преобразователям у меня мало. (не волнуйтесь, т.к. тема серьезная, соотв. ОКР был поставлен в нужный НИИ опытным дядям, а моя разработка идет только как подстраховка) Такчто прошу сильно не ругать, если скажу глупость.

Свои соображения:

Для 5-амперного думаю попробовать собрать Step-Down на полевике. Можно даже использовать N-канал. Затвор подтянуть резистором к истоку и через конденсатор подать "снизу" модулирующий сигнал амплитудой 20В (есть опыт работы с 2П769Е91 - у него пороговое не более 4В, но полностью открывается он ближе к 10В). Если знаете отечественные полевики, которые полностью открываются хотябы при 5В на затворе - пожалуйста сообщите.

Как проще всего организовать ШИМ с подстройкой скважности на рассыпухе без операционников?

Для мощного 60-амперного варианта наверное не обойтись без трансформатора.
На какую максимальную частоту преобразования можно рассчитывать с современной российской элементной базой?
Насколько выгоднее по КПД полный мост по сравнению с полумостом и емкостной средней точкой?

[Waso]

Спасибо за ссылку на СПЭЛС. Не знал о них. Мы в других местах испытания на спецстойкость проводим.

По размерам - для одного мощного источника выделен куб 100х100х70мм. Для маломощного - небольшое место на плате с прочим функционалом, пока не ясно какие именно габаритные размеры и форма у этого пространства, но высота не более 20мм.

По массе: чем меньше - тем лучше. Известна допустимая масса всего нашего модуля (а это не только питание), а я на свои блоки питания могу потратить лишь малую часть. Ориентировочно: 1кг надо распределить на 2 больших и 12 мелких источников.

По температуре: указанный диапазон обеспечивается системой микроклимата спутника, это температура на его теплоотводящих поверхностях, к которым мы крепимся. Герметичности нет. До вывода в космос производят дегазацию и в ракете спутник едет в герметичной вакуумной капсуле.

Заказчик настаивает на том чтобы не использовать герметичные модули в составе конструкции. Причины выше описал novikovfb - будут газить неизвестное время. По этой причине затруднительно подобрать готовый DCDC - он должен быть открытой конструкции, без пластика и прочей органики, радстойкий, и отвод тепла от всех элементов должен идти на одну определенную поверхность, без расчета на какую-либо конвекцию.

[novikovfb]

Герметичности нет. До вывода в космос производят дегазацию и в ракете спутник едет в герметичной вакуумной капсуле.

Уточните, пожалуйста, порядок дегазации вашего объекта. Очень сомневаюсь, что спутник едет до орбиты в вакуумной капсуле, обычно в ТЗ указывают скорость снижения давления, соответствующую выводу без какой-либо герметизации, а дегазацию проводят для исключения испарения технологических жидкостей и т.п. после запуска.
По поводу пробоя воздуха при малых давлениях. Мне приходят на ум только 2 варианта:
1. герметичный корпус источника питания с избыточным давлением осушенного газа, не склонного к образованию электрических разрядов (гексафторид серы), достаточный объем и герметичность корпуса обеспечивают отсутствие разрядов
2. герметичный вакуумированный корпус источника питания, в силовой части использовать бескорпусные компоненты, т.е. нет воздуха - нет разрядов.
Второй способ может оказаться предпочтительнее: в случае нарушения герметичности прибор выйдет из строя на Земле и его можно будет заменить, в случае разгерметизации после запуска вакуум так и останется вакуумом.

[gte]

2. герметичный вакуумированный корпус источника питания, в силовой части использовать бескорпусные компоненты, т.е. нет воздуха - нет разрядов.

"Воздуха нет - нет разрядов." Какую степень вакуума будет иметь герметичный прибор?

в случае нарушения герметичности прибор выйдет из строя на Земле и его можно будет заменить

А если разгерметизация произойдет во время старта?