Ни для кого не секрет, что устойчивая работа бортовой вычислительной системы во многом зависит от надежного питания. Защищенные промышленные и бортовые компьютеры, разработкой и производством которых уже много лет занимается компания MicroMax, эксплуатируются в самых сложных и жестких условиях. К системам предъявляются требования выдерживать повышенные вибрации, ударные нагрузки, работать при высокой влажности и запыленности, в условиях солевого тумана, в широком диапазоне температур. Задачи, возлагаемые на бортовые вычислители, также становятся сложнее год от года и требуют высокой производительности, сопоставимой с мощностью настольных систем. Все эти факторы напрямую влияют на требования, предъявляемые к подсистемам питания бортовых компьютеров.
Рис. 1. Блок питания MMPSU-24/48
Помимо требований к характеристикам преобразователей напряжения, у инженеров при разработке заказных систем возникают определенные требования и к механическому конструктиву блоков питания. В качестве примера можно привести 75-Вт изолированный блок питания MMPSU-24/48, разработанный в компании MicroMax на основе преобразователя напряжения TRACO POWER TEP 75-4811WI, имеющего широкий диапазон входных напряжений (18–75 В) и высокий КПД (90%). Этот блок питания разработан в качестве альтернативы более дорогим и сложным решениям. В современных системах, которые проектирует и производит компания, зачастую кроме силового напряжения +5 В требуется слаботочное +3,3 В для питания шины PCI/104-Express. Поскольку в большинстве существующих блоков питания схема преобразования входного напряжения в +3,3 В реализована со сравнимой мощностью, как и тракт преобразования +5 В, что является избыточным для наших потребностей, было принято решение раз-работать собственный блок питания. Наше решение изначально проектировалось для установки в стек PC/104 с пассивным охлаждением, и поэтому уже на этапе подбора базовых компонентов инженеры обращали внимание на то, как организован теплоотвод в преобразователе. Использованный в блоке питания преобразователь TEP 75-4811WI имеет очень удачный металлический корпус, с которого можно эффективно отводить тепло на шасси компьютера, что немаловажно при построении защищенных полностью безвентиляторных систем. Иллюстрацией такого подхода может служить M Max 810 EP, построенная с использованием высокозащищенного герметичного алюминиевого корпуса ATR-типа, специально разработанного компанией для плат формфактора PC/104. Краткий обзор характеристик системы может дать общее представление о задачах подсистемы питания. M-Max 810 EP может работать при экстремальных температурах (−40…+55° C), в условиях пыли и влажности, демонстрируя при этом высокую стойкость к ударам и вибрации. Немалую нагрузку генерирует и процессор системы — четырехъядерный Intel Core i7, работающий на частотах 2,1–3,0 ГГц. Система хранения данных, выполненная с применением промышленных SSD с возможностью построения RAID-массива, также выдвигает соответствующие требования к уровню надежности и защищенности для подсистемы питания.
Высокий КПД преобразователей TRACO положительно влияет на результирующие характеристики работоспособности системы при повышенных температурах окружающей среды. Чем выше КПД, тем меньше паразитного тепла приходится рассеивать, соответственно, можно добиться надежной работы системы при более высоких температурах. Не надо забывать, что температура внутри корпуса компьютера может достигать +85° C.
Еще один довод в пользу выбора преобразователей напряжения TRACO — наличие в программе выпускаемых продуктов модулей с широким диапазоном входных напряжений. Проектируя и производя бортовую вычислительную технику, инженеры компании MicroMax всегда подразумевают возможные сценарии установки и эксплуатации систем. В применении на железнодорожном транспорте, где успешно эксплуатируется, например, разработанный компанией шлюз CAN-MVB2, напряжение питания бортовых компьютеров может отличаться в зависимости от типа локомотива. Это может быть 48, 80 и 110 В. Делать различные версии подсистем питания экономически менее выгодно, чем использовать одну универсальную с широким диапазоном, благо в программе TRACO представлены модули с диапазоном входных напряжений 43–160 В. Такой подход не только сокращает издержки проектирования и производства, но и уберегает от ошибок на этапе эксплуатации систем. Другой «транспортный» ряд напряжений в 24, 27 и 48 В прекрасно покрывается преобразователя-ми напряжения с диапазоном 18–75 В, обеспечивающими качественное питание для систем в ответственных приложениях.
Применение удачно реализованного в модулях TRACO внешнего управления блоком позволяет объединить блок питания с подсистемой подогрева компьютера при запуске в условиях экстремально низких температур (ниже –40° C).
Эту особенность инженеры компании широко используют при реализации проектов бортовых систем, эксплуатируемых в критически важных приложениях.
В рамках этого обзора упомянуты лишь некоторые детали и нюансы, с которыми сталкиваются разработчики защищенных бортовых вычислительных систем. Накопленный десятилетиями опыт инженеров компании MicroMax доступен для всех вовлеченных в процесс проектирования систем как на сайте компании www.micromax.ru, так и на ежегодных бесплатных технических семинарах, которые проводятся осенью в Москве.
Компания PT Electronics
