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某型引进装备一种典型二次电源组件的国产化研究

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曹佩武冯云

摘要：针对某型引进装备中一种典型二次电源组件存在装机数量大、故障率高、备件紧缺和外购困难等问题，在外方没有提供设计资料的情况下，采用逆向工程方法，通过系统反设计剖析原二次电源组件的组成结构、工作原理及性能指标，提出采用功能替代的国产化研制思路。研制的国产化组件在结构、功能性能上与武器系统完全兼容，能够替代原二次电源组件直接装机使用，成功解决了制约引进装备备件维修保障的瓶颈问题。目前，研制的该型国产化组件已在装备修理中得到推广应用。

关键词：稳压；国产化；功能替代；故障监测

Keywords：voltageregulator；localization；functionreplace；faultmonitoring

0引言

电源是武器系统电子设备必不可少的重要组成部分，可以说电源电路是一切电子设备工作的基础，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标。武器装备电源电路是一套复杂的系统，电源种类繁多，其中二次电源是将主电源电能变换为另一种形式或规格的电能装置，用以满足不同用电设备的需求，裝机数量庞大，是武器装备电源系统的重要组成部分。近年来，随着武器装备使用年限的增加，故障率逐年增多，修复率较低，备件消耗量大，备件紧缺，外购困难，严重影响了战训任务的开展。为了保证引进装备的正常使用需求，充分发挥其作战效能，开展该型二次电源组件的国产化研制势在必行。

1原二次电源组件的功能及组成

原二次电源组件安装于某型武器系统多型装备，一套系统装机数量达70余件，主要由稳压电路、故障监测电路、故障指示和保护执行电路、接插件等组成，用于根据不同的输入电压及外围电路产生+12V/1A、+27V/0.2A、+30V/1.5A等不同类型的电源，并监测自身的输出电压与电流；当输出发生过压、欠压和过流时进行故障判断和指示，并产生故障信号送至系统其他电路，切断组件输入电源，达到保护组件自身和整机系统的作用。

2国产化二次电源组件的设计

武器系统引进时，随机资料和人员培训主要集中在装备的使用和维护方面，出于技术保护，外方没有提供任何设计方面的技术资料。如何通过逆向工程的方法获得原电源组件在不同工作状态下的激励响应信息，反推解算出组件的输入输出设计需求，是一项系统、复杂的工作。本次研制在剖析原电源组件工作原理、各组成部分功用、互相之间联系的基础上，通过大量测试、分析和验证，获取了原二次电源组件的输入输出设计需求。

2.1研制方案的确定

原二次电源组件硬件设计采用142ЕН3、142ЕП1、1НТ251等多片集成电路作为核心单元，加以外围电路设计，电路结构复杂，原理分析困难，核心器件技术资料缺失，且无相应直接替代型谱可查，显然，采用“一一替换”的研仿模式行不通，因此必须对原二次电源组件的功能、原理研究透彻，并对组件在不同工作状态下的输入、输出信息进行系统测试、分析和处理，尽可能得到完整、准确的设计输入输出需求，采用对其进行功能替代的研制方案进行。

2.2国产化二次电源组件组成及原理

国产化二次电源组件功能、结构尺寸、接口关系与原组件一致，电路主要由稳压电路、故障监测电路、故障指示和保护执行电路等组成，国产化二次电源组件原理框图如图1所示。

国产化组件采用MC1723、MC33161、4N35等集成芯片作为核心单元，对稳压电路、故障监测电路、故障指示和保护执行电路进行了功能替代设计，实现了脉动直流电压的稳压变换以及过流、过压、欠压的监测与故障判断。当发生过流、过压、欠压故障时，产生故障信号送至组件外系统其他电路，系统根据收到的故障信号执行切断组件输入电源动作，达到保护组件自身和整机系统的作用，同时组件通过LED指示灯进行故障告警显示。

2.3设计中解决的主要问题

1）稳压电路设计

直流稳压电源是为负载提供稳定直流电源的电子装置，随着武器系统电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性方向发展，对电子设备的供电电源提出了更高的要求。根据该型电源组件可输出多种不同规格电源和具有过流保护的要求，查阅大量器件数据资料及应用电路，选用MC1723集成芯片作为稳压电路设计的核心单元。MC1723是一种宽输入输出的正电压或负电压调节器，输出电流可达150mA，通过外接调整管可增加输出电流，工作温度范围为-55℃～125℃，输出电压为2～37V可调，线性调整率0.01%，负载调整率0.03%，短路限制电流可由电阻设定。MC1723器件有14引脚双列直插塑料及陶瓷（DIP）封装，也有贴片式（SO）封装，其管脚排列如图2所示，内部电路结构如图3所示。

电源组件要求输出+12V、+27V、+30V不同类型的电压，根据MC1723集成芯片数据手册的公式（1）、（2）、（3），本电路实际设计时，