Eksploracja przestrzeni kosmicznej wymaga przetwornic DC-DC o specjalnych mo\u017cliwo\u015bciach<\/strong><\/p>\n

\nGdy w 2006 r. wystrzelony zostanie statek kosmiczny Dawn, zabierze on na ponad o\u015bmioletni\u0105 misj\u0119 w przestrze\u0144 kosmiczn\u0105 kilka specjalnych przetwornic DC-DC. Zgodnie z projektem NASA statek kosmiczny Dawn odb\u0119dzie podr\u00f3\u017c do dw\u00f3ch najstarszych i najwi\u0119kszych asteroid naszego systemu s\u0142onecznego, Vesty i Ceres. Por\u00f3wnanie pomiar\u00f3w uzyskanych z instrument\u00f3w na statku dostarczy informacji o powstawaniu i rozwoju wczesnego systemu s\u0142onecznego.<\/p>\n

\nPo planowanym na czerwiec 2006 r. wystrzeleniu Dawn b\u0119dzie potrzebowa\u0142 czterech lat, by dotrze\u0107 na Vest\u0119 i czterech kolejnych lat, aby dosta\u0107 si\u0119 na Ceres. Przypuszcza si\u0119, \u017ce powierzchnie tych niewielkich planet oka\u017c\u0105 si\u0119 bogatymi \u017ar\u00f3d\u0142ami informacji z pierwszych 10 milion\u00f3w lat istnienia naszego Uk\u0142adu S\u0142onecznego, pozwalaj\u0105cych na odtworzenie biegu zdarze\u0144 od pocz\u0105tku do chwili obecnej. Oprzyrz\u0105dowanie statku kosmicznego zmierzy: mas\u0119, kszta\u0142t, obj\u0119to\u015b\u0107 oraz ruch wirowy asteroid. Dodatkowo zarejestruje te\u017c szczeg\u00f3\u0142owo kompozycj\u0119 pierwiastk\u00f3w i minera\u0142\u00f3w, jak r\u00f3wnie\u017c okre\u015bli histori\u0119 tektoniczn\u0105 i termiczn\u0105, warto\u015b\u0107 pola magnetycznego i wielko\u015b\u0107 j\u0105dra. Poniewa\u017c ka\u017cda z asteroid jest ca\u0142kowicie inna – jedna zimna i wilgotna, druga gor\u0105ca i sucha – por\u00f3wnanie pomiar\u00f3w wewn\u0119trznej struktury mo\u017ce dostarczy\u0107 innych warto\u015bciowych danych.<\/p>\n

\nNadz\u00f3r nad projektem Dawn prowadzi laboratorium nap\u0119du odrzutowego NASA (Jet Propulsion Laboratory – JPL). Orbital Sciences zbuduje statek kosmiczny, ale JPL dostarczy silniki jonowe. Oba te zespo\u0142y wymagaj\u0105 kilku przetwornic DC-DC.<\/p>\n\n\n\n\n

\n <\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n STATEK KOSMICZNY DAWN<\/strong> b\u0119dzie potrzebowa\u0142 o\u015bmiu lat na osi\u0105gni\u0119cie\u00a0 dw\u00f3ch najstarszych i najwi\u0119kszych asteroid w naszym Uk\u0142adzie S\u0142onecznym. Dane z tych mniejszych planetoid powinny dostarczy\u0107 szczeg\u00f3\u0142\u00f3w dotycz\u0105cych pocz\u0105tk\u00f3w systemu s\u0142onecznego<\/em><\/sup><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n \n– Je\u015bli chodzi o nas, posiadamy sze\u015b\u0107 r\u00f3\u017cnych przetwornic DC-DC w wielu wersjach, wykorzystywanych w statkach kosmicznych – m\u00f3wi Bryan Rogers, wiceprzewodnicz\u0105cy dzia\u0142u sprzeda\u017cy w kom\u00f3rce organizacyjnej sektora niezawodnych produkt\u00f3w (Hi-Rel Products Sector Business Unit) firmy International Rectifier\u0092s (IR). Przetwornice DC-DC nap\u0119dzaj\u0105 r\u00f3\u017cnorodne podsystemy elektryczne, korzystaj\u0105c z napi\u0119cia z magistrali 28 V, zasilaj\u0105cej systemy nap\u0119dowe oraz za\u0142adunkowe statku kosmicznego. Zakres napi\u0119\u0107 wyj\u015bciowych wynosi: 3,3 V, 5 V, 12 V i 15 V, czyli s\u0105 to zasadniczo standardowe napi\u0119cia wykorzystywane w elementach elektronicznych.<\/p>\n \nDost\u0119pno\u015b\u0107 z przetwornic zar\u00f3wno napi\u0119\u0107 dodatnich, jak i ujemnych daje mo\u017cliwo\u015b\u0107 uzyskania r\u00f3wnie\u017c innych napi\u0119\u0107. – Pozwalaj\u0105 one na z\u0142o\u017cenie razem napi\u0119\u0107 ?15 V, co daje 30 V na og\u00f3\u0142 wykorzystywane do nap\u0119dzania silnik\u00f3w – m\u00f3wi Mike Shakar, regionalny kierownik sprzeda\u017cy w dziale wysoko niezawodnych produkt\u00f3w Hi-Rel w IR. JPL jest jednym z jego klient\u00f3w. W ka\u017cdym statku kosmicznym liczne silniki ustalaj\u0105 po\u0142o\u017cenie anten lub przemieszczaj\u0105 czujniki albo przyrz\u0105dy. Wyj\u015bcie 3,3 V zasila cyfrowe urz\u0105dzenia steruj\u0105ce b\u0119d\u0105ce cz\u0119\u015bci\u0105 uk\u0142adu sterowniczego satelity. Wyj\u015bcie 5 V zasila czujniki i starsze specjalizowane uk\u0142ady scalone (ASIC), preferowane przez in\u017cynier\u00f3w ze wzgl\u0119du na to, \u017ce wytwarzane s\u0105 w technologii sprawdzonej w praktyce. W celu uzyskania wy\u017cszych napi\u0119\u0107, takich jak w steruj\u0105cych jonowych silnikach rakietowych, konieczne jest zwi\u0119kszenie napi\u0119cia wyj\u015bciowego ?15 V do napi\u0119cia od 2000 V do 3000 V.<\/p>\n \nTrzy w jednym pakiecie<\/strong><\/p>\n \nNiskonapi\u0119ciowe przetwornice DC-DC posiadaj\u0119 zwykle podw\u00f3jne lub potr\u00f3jne adresowane wyj\u015bcia napi\u0119ciowe, ale r\u00f3wnie dobrze sprawdzaj\u0105 si\u0119 przetwornice z wyj\u015bciem pojedynczym. Na przyk\u0142ad jedn\u0105 z przetwornic DC-DC na pok\u0142adzie Dawna jest produkowana przez IR potr\u00f3jna przetwornica ART2815T, z serii zaprojektowanej z wykorzystaniem topologii jednotaktowych przetwornic przepustowych pracuj\u0105cych w trybie kluczowania. Jedn\u0105 z korzy\u015bci tej topologii, w odpornej na promieniowanie konstrukcji, jest eliminacja mo\u017cliwo\u015bci jednoczesnego w\u0142\u0105czenia obu element\u00f3w prze\u0142\u0105czaj\u0105cych podczas zak\u0142\u00f3ce\u0144 wywo\u0142anych promieniowaniem. W por\u00f3wnaniu z topologiami dwutaktowymi wersje jednotaktowe nie s\u0105 nara\u017cone na problemy zwi\u0105zane z nasyceniem transformatora.<\/p>\n \nW zwi\u0105zku z d\u0142ugim czasem sp\u0119dzonym w przestrzeni kosmicznej, wymagania dla przetwornic DC-DC dotycz\u0105ce promieniowania wynosz\u0105 nie mniej ni\u017c 100 kilorad\u00f3w. Kompromisem, na jaki trzeba p\u00f3j\u015b\u0107 w przypadku zabezpieczania przed promieniowaniem takich produkt\u00f3w jak tranzystory du\u017cej mocy MOSFET w przetwornicach, jest zwi\u0119kszenie pojemno\u015bci \u0142adunku w bramce. W wyniku zmian dokonanych w celu spe\u0142nienia wymaga\u0144 odporno\u015bciowych na promieniowanie obci\u0105\u017caj\u0105ce bramk\u0119, mo\u017ce wyst\u0105pi\u0107 zwi\u0119kszenie jej pojemno\u015bci nawet o 20%. Zmiany dotycz\u0105 struktury, grubo\u015bci oraz materia\u0142\u00f3w. Jednak\u017ce oporno\u015b\u0107 w stanie za\u0142\u0105czenia w produktach odpornych na promieniowanie jest taka sama jak w produktach rynkowych, stwierdza Shakar. Poniewa\u017c technologia stosowana w produktach rynkowych przesz\u0142a z planarnej do paskowej, urz\u0105dzenia odporne na promieniowanie maj\u0105 por\u00f3wnywalne osi\u0105gi, chocia\u017c jeszcze niepr\u0119dko b\u0119d\u0105 powszechnie dost\u0119pne.<\/p>\n \nHermetycznie uszczelnione opakowanie przetwornic ma wieko zgrzane r\u00f3wnoleg\u0142ym szwem oraz ceramiczne uszczelnienia wyprowadze\u0144 z obudowy, zapewniaj\u0105ce wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na surowe warunki panuj\u0105ce w przestrzeni kosmicznej. Hybrydowe opakowania umo\u017cliwiaj\u0105 ograniczenie wymiar\u00f3w urz\u0105dze\u0144 o 20 do 35% oraz zmniejszenie ich masy o 50% w stosunku do zasilaczy montowanych przez otwory lub powierzchniowo. – Hybrydyzacja przetwornic DC-DC rzeczywi\u015bcie dobrze spe\u0142nia wymagania dotycz\u0105ce tego programu oraz podobnych misji – zauwa\u017ca Shakar.<\/p>\n \nPodobie\u0144stwa i r\u00f3\u017cnice<\/strong><\/p>\n \nWszystkie jednotaktowe przetwornice przepustowe dostarczane przez IR dla projektu Dawn maj\u0105 tak\u0105 sam\u0105 moc wyj\u015bciow\u0105 – 30 W. Wykorzystuj\u0105 one magnetyczne sprz\u0119\u017cenie zwrotne, co jest wa\u017cne, gdy\u017c sprz\u0119\u017cenia optyczne (transoptory) nie sprawdzaj\u0105 si\u0119 zbyt dobrze w zastosowaniach kosmicznych. – Odkryli\u015bmy, \u017ce przetwornice o ma\u0142ej mocy, maj\u0105 ogromne zastosowanie w misjach naukowych, poniewa\u017c zmniejszaj\u0105 ci\u0119\u017car wszystkich przyrz\u0105d\u00f3w, w kt\u00f3rych zosta\u0142y u\u017cyte – m\u00f3wi Rogers.<\/p>\n\n\n\n\n \n <\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n \n SERCE STATKU<\/strong> kosmicznego obejmuje komponenty systemu nap\u0119du jonowego opracowanego przez JPL oraz przyrz\u0105dy, kt\u00f3re dokonywa\u0107 b\u0119d\u0105 licznych pomiar\u00f3w<\/em><\/sup><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n \nStatek kosmiczny i wszystkie jego przyrz\u0105dy mog\u0105 by\u0107 postrzegane jako struktura rozproszona, bardzo podobna do innych, lepiej znanych system\u00f3w rozproszonego zasilania. – W motoryzacji wytwarzamy energi\u0105 zasilaj\u0105c\u0105 z alternator\u00f3w lub akumulator\u00f3w, a w statkach kosmicznych uzyskujemy j\u0105 albo z akumulator\u00f3w, albo z paneli s\u0142onecznych – stwierdza Shakar. W samochodzie magistrala zasilaj\u0105ca ma napi\u0119cie 12 V, a w tym szczeg\u00f3lnym statku kosmicznym – 28 V. To, co JPL nazywa jednostk\u0105 steruj\u0105c\u0105 zasilaniem (PCU), stanowi cz\u0119\u015b\u0107 struktury rozproszonego zasilania lub przetwornic\u0119 miejscowego obci\u0105\u017cenia (POL) w innych ziemskich zastosowaniach firmy. W statku kosmicznym Dawn, przetwornica jest zlokalizowana bardzo blisko zasilanego sprz\u0119tu lub nawet w nim.<\/p>\n \nPrzy wszystkich podobie\u0144stwach przetwornic DC-DC do przetwornic o innych zastosowaniach, istniej\u0105 uderzaj\u0105ce r\u00f3\u017cnice. – Czynnikami, kt\u00f3re napotka statek kosmiczny, a kt\u00f3re nie s\u0105 spotykane tutaj, na Ziemi, s\u0105: po pierwsze, promieniowanie otoczenia; po drugie, szeroki zakres temperatur; po trzecie, ogromne wstrz\u0105sy i drgania podczas wystrzeliwania pojazdu – zauwa\u017ca Rogers. – A my nie mo\u017cemy wys\u0142a\u0107 technika serwisu, aby dokona\u0142 naprawy, gdy zdarzy si\u0119 awaria.<\/p>\n \nRandy Frank<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Eksploracja przestrzeni kosmicznej wymaga przetwornic DC-DC o specjalnych mo\u017cliwo\u015bciach<\/p>\n Gdy w 2006 r. wystrzelony zostanie statek kosmiczny Dawn, zabierze on na ponad o\u015bmioletni\u0105 misj\u0119 w przestrze\u0144 kosmiczn\u0105 kilka specjalnych przetwornic DC-DC. Zgodnie z projektem NASA statek kosmiczny Dawn odb\u0119dzie podr\u00f3\u017c do dw\u00f3ch najstarszych i najwi\u0119kszych asteroid naszego systemu s\u0142onecznego, Vesty i Ceres. Por\u00f3wnanie pomiar\u00f3w uzyskanych z instrument\u00f3w na statku dostarczy informacji o powstawaniu i rozwoju wczesnego systemu s\u0142onecznego.<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_mi_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[],"tags":[157],"class_list":["post-1236","post","type-post","status-publish","format-standard","tag-igus"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1236","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1236"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1236\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1236"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1236"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1236"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}