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电源在航空测试领域中的应用和选择要点

2015-06-26 12:11:23 来源:  作者:
摘要:  各种不同功能和种类的用电设备共同负责飞机、飞行器、人造卫星等器械的正常运转,为航天航空事业的长足发展做出贡献

   各种不同功能和种类的用电设备共同负责飞机、飞行器、人造卫星等器械的正常运转,为航天航空事业的长足发展做出贡献。而对于这些用电设备的研发、生产以及检测,需要通过多项测试来保证。一个用电设备的测试项目包括:可靠性测试、功能测试、保护动作测试、电磁干扰测试等。其中有相当一部分都要依靠高精度高性能的可编程直流电源来完成。可编程直流电源,在航天航空领域主要用于DC-DC电源模块、蓄电池、飞行模拟器等直流用电设备的测试。

  可靠性测试

  用电设备的可靠性测试通常包括电压跌落测试、温升测试、ON/OFF测试、老化测试等。而对于航天航空用电设备来说,要进行比常规更为严苛的测试,要求用电设备不仅能在正常供电情况下稳定工作,还要能应付供电异常的状况。例如:在飞机上,供电系统给各种各样的直流用电设备供电,而飞机上的供电系统有时会存在过压或欠压的状况,保证用电设备在这些异常情况下正常工作,就是对飞机功能性以及安全性的保证。因此,过欠压测试必不可少。直流电源在该测试中用以模拟供电系统,通过输出一个连续的电压变化波形来模拟飞机供电系统的电压变化,对用电设备进行供电,测试用电设备是否会在过压、欠压、正常电压这三种不同的电压状态下都能保持正常工作。图1是在对飞机上的用电设备做过欠压测试时利用直流电源模拟飞机供电系统输出的电压波形:

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  图1

  很多飞机的供电系统为28V供电,因此,直流电源输出的波形为28V供电5min ,50V过压浪涌50ms ,正常电压供电10s ,0V欠压浪涌7s,正常电压供电10s,循环测试3次。

  此波形需要由具备编程能力的直流电源编辑输出,而艾德克斯的可编程直流电源系列产品具备的List功能,工程师在编辑波形时只需要通过面板的数字按键设置电压值和时间值,让波形的编辑更加简化。除了可编程的特性以外,要完成这项测试,使用的直流电源还必须具备高速的特点和快速的电压爬升时间,否则不能够在极短的时间内进行电压变化,也就不能真实的模拟出飞机上供电系统的工作状态。比如,在图1所显示的电压波形中,电压从28V上升到50V,只维持50ms又下降到28V,一般的直流电源的电压上升时间为150ms左右,若是使用这样速度不够快的电源又会输出怎样的电压波形呢?如图2所示。

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  图2

  从图2与图1的对比不难发现,一般电源的电压上升/下降时间慢,达不到测试要求波形。而艾德克斯可编程直流电源的电压上升时间可达到<10ms的级别,可应用于航天航空领域的各项精密测试。

  老化测试

  对于任何电子设备来说,老化测试都是必不可少的,对于航天航空领域的用电设备来说更是如此,因为一些飞行器、航天器通常需要在大气层内或太空中运行很长时间,所以用电设备的老化测试在航天航空领域也是一项非常重要的测试内容。在老化测试中,直流电源的主要作用是长时间不间断的给待测设备供电,由此可见,长时间稳定运行的能力是作为老化电源的必备因素。如图3所示的是DC-DC电源模块的老化示意图。

航空测试

  图3

  在图3中可以看出,正是由于老化测试的时间长,所以需要多台电源和电子负载组成老化机柜,并通过软件监控的方式实现上百个DC-DC电源模块同时进行老化。

  考虑到上架安装的方便性和对机柜空间的节约,艾德克斯的直流电源系列产品均是标准体积制造,且具有高功率密度;考虑到在长时间的老化过程中,电源、电子负载等测试设备的能耗,艾德克斯的产品均是智能风扇设计,不仅散热性能良好,而且还能节约用电量;考虑到测试设备与老化测试软件之间的通讯,艾德克斯的直流电源所具备的丰富的内置接口则是最佳选择,不仅能够节约购置选配接口的成本,内置接口对于通信速度的提高和通信的稳定性也是非常有利的,通信速度通常<30ms。此外,艾德克斯直流电源系列产品的温漂系数小,也能保证在长时间的老化过程中,电源始终提供稳定的电压和电流,让测试持续准确的进行。

  电磁干扰测试

  不管是飞机还是卫星等航天航空器械,众多的电子设备分别执行不同的功能,才能够共同完成飞行任务。而几乎所有的电子设备在工作时都会产生一定的电磁波,对其他设备的运行产生干扰。比如在飞机上,驾驶舱中有很多通信电子设备,一旦这些设备收到了电磁干扰而不能正常工作,就会产生非常严重的后果。所以,航天航空中的电磁干扰测试,长期以来受到每一位工程师的关注。值得注意的是,在电磁干扰测试中,用来给待测物供电的电源也是一个电子设备,也会受到电磁波的干扰。如果电源的抗干扰能力不强,那么很有可能无法正常为待测物供电,测试也就无法进行。一般的电源在此环境下输出带有很重的纹波干扰,甚至于电源无法正常输出。所以,在航天航空领域选择测试所用的电源时,还应考虑到电源自身的抗干扰能力。艾德克斯电源系列产品完善的屏蔽保护可有效抵御各类干扰。

电源在航天航空测试中的应用详解&选择要点

  图4

  功能性测试

  航天航空器械上的各种用电设备存在的价值在于他们能够实现各种各样的功能,功能性测试对测试所使用的直流电源的要求更加严苛,由于飞机用电设备的多样性、复杂性,多种设备无规律的打开或关闭,对电源的负载调整率、响应时间等有着严格的要求。如果电源的响应速度不够快,当测试中待测的用电设备做无规律的打开和关闭的时候,电源极有可能会发生宕机等故障,使测试无法正常进行。在选择电源的时候,对于负载调整率和响应时间也要给予一定的关注。

  保护动作测试

  在每一个飞行器或航天器上,众多电子设备通常是并联在一个供电系统的电路中,那么工程师就会考虑到其中一个设备发生异常会对其他设备造成的影响。保护动作测试的要求是:在用电设备出现异常时能够及时切断回路,以防止烧坏电源线路,影响其他设备工作等。此测试要求在多个用电设备工作时,某一用电设备或多个用电设备异常时,电源能正常供电,不影响其他设备工作。在做这项测试的时候,使用一台直流电源带载数个用电设备,并使其中的一个或几个待测设备异常,以此检测对其他电路的影响。这对电源也提出了一些要求,如果某一设备发生异常(比如短路),那么一般的电源很可能直接切断所有回路,这样测试就无法进行下去了。而艾德克斯的电源可设置延时保护功能,可使得即使某一待测设备发生异常,电源也继续正常供电,让测试得以进行。

  总体来说,可编程直流电源应用于航天航空电子设备的测试中,在可靠性、功能性、保护以及电磁干扰、老化等测试内容中都是必备的仪器,主要用于为待测设备供电,并模拟使用环境输出不同的电压波形,以达到各种测试目的。总结可编程直流电源的选择要点如下:

  1.编程功能

  2.电压爬升时间快

  3.较强的稳定性

  4.标准体积

  5.散热性能良好

  6.较快的通信速度

  7.抗干扰能力强

  8.良好的负载调整率和响应时间

  9.延时保护功能

  综合考虑,艾德克斯直流电源系列是最好的选择,可选择的系列是:

  IT6100/IT6100B高精度直流电源系列

  IT6500宽范围大功率直流电源系列

  老化测试可选择的电源是:

  IT6900A多功能可编程直流电源系列

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