符合MIL-STD-461标准的DV系列直流-直流电源转换器.doc

符合MIL-STD-461标准的DV系列直流-直流电源转换器 一、前言 关于电子子系统的电磁干扰控制由美国国防部MIL-STD-461标准规定。本文件将详细阐述符合修正后的C，D和E标准。本标准划分为四个方面，每个方面都必须经过系统设计者检测来确保整体一致性。1. 传导发射（Conducted Emission）2. 传导敏感度 (Conducted Susceptibility)3. 辐射发射 (Radiated Emission)4. 辐射敏感度 (Radiated Susceptibility)某些系统由相似的标准规定，包括国内航空的RTCA DO-160D标准和英国国防部的DEF STAN 59-41标准。二、MIL-STD-461标准概要:MIL-STD-461C RequirementsCE01Conducted Emission,30Hz to 20kHz,Power LeadsCE03Conducted Emission,20kHz to 50MHz,Power LeadsCE07Conducted Switching spikesCS01Conducted Susceptibility, 30Hz to 50kHz, Power LeadsCS02Conducted Susceptibility, 50kHz to 400MHz, Power LeadsCS06Conducted Susceptibility ,spike, Power LeadsRE01Radiated Emission,30Hz to 30kHz,Magnetic FieldRE02Radiated Emission,30kHz to 10GHz,Electric FieldRS01Radiated Susceptibility, 30Hz to 30kHz,Magnetic FieldRS02Radiated Susceptibility, Magnetic Induction FieldRS03Radiated Susceptibility,14kHz to 10GHz, Electric FieldMIL-STD-461D and MIL-STD-461E RequirementsCE101Conducted Emission, Power Leads,30Hz to 10kHzEC102Conducted Emission, Power Leads,10kHz to 10MHzCS101Conducted Susceptibility, Power Leads, 30Hz to 150kHzCS114Conducted Susceptibility, Bulk Cable Injection,10kHz to 200MHzCS115Conducted Susceptibility, Bulk Cable Injection, Impulse ExcitationCS116Conducted Susceptibility, Damped Sinusoidal Transients, Cables and Power Leads,10kHz to 100MHzRE101Radiated Emission,30Hz to 100kHz Magnetic FieldRE102Radiated Emission,10kHz to 18GHz Electric FieldRS101Radiated Susceptibility,30Hz to 100kHz Magnetic FieldRS103Radiated Susceptibility,2M to 40GHz Electric Field（一）传导发射VPT直流-直流电源转换器采用先进的开关模式或开关电源转换技术，它不仅体积小还能实现高效的运转。所有开关模式的直流-直流转换器都会不可避免地产生开关噪声, 但是DV系列的直流-直流转换器利用先进的设计技术可以将这种噪声最小化，同时提供低的输入和输出纹波。传导发射要求控制由直流-直流转换器产生并且在输入电源线路里传播的噪声，电源通常为28V。这种噪声以输入纹波电流形式表现，组成成分为一个基波（一般为500kHz左右）和谐波。所有的DV系列电源转换器都具有内置的输入滤波器和50mA数量级的低输入纹波，在某些应用领域这些配置已经足够。在完全符合MIL-STD-461标准的前提下，VPT提供多种选择，如表1所示：FunctionsProductsEMI filter modulesDVMSA28，DVMA28，DVMH28，DVMC28，DVME28，DVMD28EMI filter/transient suppression modulesDV704A，DVMN28DC-DC converters with integral filterDVEHF28，DVETR28，DVST28表1. Filter Products for MIL-STD-461 Compliance滤波器模块可减少输入电源线路上的共模及差模噪声。一个滤波器可根据电流等级与多种不同型号电源转换器配套使用。在特定的电源系统环境中，可供参考的滤波器如表2所示。对于级别较高的电源，系统可将一个滤波器划分为多个转换器或者将型号相似的滤波器在较大电流下平行使用。系统输出功率(Watts)参考滤波器额定电流(Amps)6DVMSA280.815DVMA281.040DVMH282.040DV704A2.080DVMC284.0120DVMD287.0240DVME2815.0250DVMN2810表2. Filter Recommendations精确的系统设计对于保证产品符合规范至关重要。一般说来，滤波器在模板或密封处的输入电源位置，电源转换器则要尽量靠近滤波器放置。一些方位上的变动会时常发生，但这对于保证滤波器的输入线路远离任何噪声源有很重要的意义，其中需要被隔离的典型的噪声源包括转换器的输出纹波和任何高速的数字电路。偶尔，电源转换器的直流输出要求满足MIL-STD-461CE03或CE102的标准，此时就需要附加的滤波设备，包括差模和共模方式的滤波器。为满足这种要求，在某些器件中VPT的滤波器需要放置在转换器的输出处。（二）传导敏感度电子线路不仅产生噪声而且对于其他地方产生的噪声会有敏感反应。传导敏感度要求规定为在电源线路中传导不会造成性能降级或系统故障的各种各样的噪声源。传导敏感度只能在输入电源线路处测量。如果要满足这些要求，控制电路或输出电路也需要附加外部保护装置。VPT DV系列直流-直流转换器提供约30dB的输入衰减值，频率高达1MHz。表1中的输入滤波器提供额外的衰减值，CS01和CS101要求大于10kHz，CS02和CS114要求高达几百MHz。要保证输出电压在总的静态调节范围内，直流-直流转换器就必须符合这些要求。输入滤波器也包含重要的电容，这种电容可以滤除较高的电压值和CS06，CS115以及CS116的瞬时电压回复至安全级。虽然CS06的0.15us的尖刺有较低的阻抗，但它在短时间内完全可以有效滤波，这种情况同样适用于CS115的脉冲激发。CS116的阻尼正弦瞬时电压具有较高的源阻抗，所以滤波器可视电压远小于标准电压，它也可以被滤波到可接受的级别上。要保证直流-直流电源转换器的输出在它的特定的动态范围内，则必须满足以上要求。对于瞬时输入电压持续时间较长时，如峰值要求脉冲宽度大于0.15us的CS06，此时需要一个瞬态电压抑制模块。源阻抗过低与持续时间过长导致单独一个滤波器不足以保护转换器，而瞬态电压抑制模块可以封锁尖刺，同时限制滤波器可视电压回复至安全级。为防护消极的瞬态电压，可在VPT DV704A的输入处添加一个串联二极管或在输出处添加一个分流二极管。VPT DVMN28 已内置一分流二极管。要保证直流-直流电源转换器的输出在它的特定的动态范围内，则必须满足以上要求。对于敏感性负载，即特定性能不足以避免系统混乱的地方，附加的电容需添加在电源转换器的输入和输出处，其中对添加在输入处的电容应进行适当地控制。（三）辐射发射辐射发射要求控制由子系统发射产生的电场和磁场。其标准完全在子系统上测量并且很大程度上依赖于系统设计，尤其是接地，屏蔽和电缆三方面。VPT密封混合式电源转换器由六边金属包装，这种包装可限制来自转换器本身的高频发射。大多数辐射通常源于输入电缆或负载电路，在这些地方往往需要精确的系统设计。DV系列的电源转换器的基本开关频率高于300kHz，在RE01和RE02的范围内无噪声源。表1所示的输入滤波器可提供输入线路的良好滤波功能，从而满足RS02和RS102的要求。在有储运损耗的器件中，输入和输出线路上的铁酸盐EMI密封条通常能使系统满足规范。（四）辐射敏感度辐射敏感度要求规定为不能引起系统性能降级和故障的辐射电磁场的度量。就像发射一样，辐射敏感度潜在的问题领域包括输入电缆和输出线路。如表1所列的位于输入电源线路的输入滤波器可满足要求。如果负载电路没有封装屏蔽严实，或在输出信号线处做性能测试，额外的滤波设备需配置在输出和信号线上。CE01CE03CE07CS01CS02CS06Standalone convertercomplianceConverter withVPT filter complianceConverter with VPT filter/transient Suppressor complianceRE01RE02RS01RS02RS03Standalone convertercomplianceConverter with VPTfilter complianceConverter with VPT filter/transientSuppressor compliance表3.MIL-STD-461C Compliance of VPT DV Series of ConvertersCE101CE102CS101CS114CS115CS116Standalone convertercomplianceConverter with VPT filter complianceConverter with VPT filter/transient Suppressor complianceRE101RE102RS101RS103Standalone convertercomplianceConverter with