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高密度超小型厚膜电源在轻量化电子系统中的应用

发布时间:2026年09月21日 17:33:41 | 来源:小编

轻量化是运载火箭、卫星、无人机等平台电子系统设计的硬约束。发射与运载能力按质量计价,舱段内每一克结构质量都在与有效载荷争夺预算;而电源模块作为配电系统中数量多、分布广的器件,其体积与重量的缩减具有乘数效应。智腾JLH28XX超小型系列厚膜DC-DC电源模块正是围绕高密度、轻量化需求研制,通过拓扑控制优化、低损耗功率变换与高密度混合集成,在同尺寸下实现了转换效率、输出功率与功率密度的同步提升,最大功率密度达到100W/in³。


系列按功率分为5W、10W、30W、60W、150W五档,对应-5、-10、-30、-60、-150子系列,输出覆盖5V、12V、15V单路与±5V、±12V、±15V双路,150W档另提供28V输出。效率表现随功率档提升明显:5W档典型效率约74%至78%,10W档约78%至82%,30W档约84%至86%,60W档约88%至90%,150W档最高可达91%。效率每提高一个百分点,不仅意味着耗电减少,更直接体现为发热量下降——在密封舱段内,发热与散热结构质量本就是一体两面,高效率模块允许更小的散热安装面,进一步释放结构空间。


体积与重量数据是该系列最直观的优势。5W档JLH28XX-5封装仅20.06×20.06×6.9mm,典型重量约20g,是系列中最小的封装;10W档为25.14×20.66×7.38mm、约25g;30W档27.23×27.23×9mm(无法兰)、约30g;60W档53.60×28.70×10.41mm;150W档在76.50×38.48×10.41mm封装内实现150W输出,典型重量约75g。以150W模块为例,100W/in³的功率密度对应模块体积约1.5立方英寸量级,意味着一台百瓦级二次电源所占的板面与高度与早期数十瓦模块相当,结构设计师在舱段布局时可以把电源模块贴近载荷布置,缩短大电流走线、降低线损。


效率数据对轻量化的贡献还体现在系统层面。以150W档位为例,91%的典型效率意味着同等输出下,模块与配套散热结构的总质量都可以做得更小;而在多模块配电系统中,几只小模块效率上的累积提升会直接反映为一次母线电流的下降,线束线径、配电保护器件的容量与整机热控负担都随之降低。这也是超小型系列在无人机与商业航天舱段中采用分散式配电的原因之一:用多只小功率模块就近供电,虽然模块数量增加,但单模块体积小、布置灵活,反而便于结构紧凑布局。


电气规格上,系列输入电压范围14V至40V,适配28V标称母线,抗浪涌电压能力50V、持续1s;具备使能控制、同步输入输出、前级欠压保护、输出短路保护与输出电压可调功能,软启动使启动电流小、输出无过冲;金属全密封气密性封装,工作壳温-55℃至125℃,按GJB2438B-2017《混合集成电路通用规范》考核,质量等级H级。


高密度封装下的使用有几个工程细节。其一是热设计不能因模块小而忽视:小封装意味着热容与散热面同步缩小,带法兰版本应通过法兰将热量传导至冷板或舱体结构,安装面保证平面度并使用导热衬垫。其二是降额使用,环境温度较高或散热受限时,应按手册给出的温度降额曲线降低负载率,而非按额定功率贴边使用。其三是布局去耦,输入输出电容就近布置、功率回路面积最小化,并利用同步功能管理多模块开关噪声。其四是供电架构选择,分散式配电中用小模块贴近各载荷供电,可减少大功率集中供电的长距离走线损耗,这与超小型系列的密度优势天然契合。


在轻量化与可靠性之间还需注意两点。其一,小体积模块对母线噪声的余量并不因体积缩小而降低,输入端仍建议按母线电流配套EMI滤波器与必要的去耦电容,开关纹波的抑制主要靠输入输出端就近电容实现,节省板级空间时不应省去这些器件。其二,高可靠应用场合应确认产品按GJB2438B-2017《混合集成电路通用规范》考核、质量等级H级,并结合温度降额曲线核定高温环境下的可用功率——轻量化设计的前提始终是全温区范围内的可靠工作。


对于无人机、运载火箭仪器舱与卫星轻量化舱段而言,电源小型化不是单纯的尺寸替换,而是配电架构优化的抓手。青岛智腾微电子有限公司成立于2002年,是国家级专精特新重点"小巨人"企业,依托厚膜集成工艺制造平台与20余年型号任务配套经验,为商业航天与高端装备提供高密度、高可靠电源产品。


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