用于軍事應(yīng)用的智能電源為用戶提供了實(shí)時(shí)監(jiān)控故障的能力，從而使作戰(zhàn)人員能夠在關(guān)鍵任務(wù)期間做出快速?zèng)Q策。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)現(xiàn)貨 （COTS） 技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)靈活性。

功耗始終是軍事系統(tǒng)中的首要關(guān)注點(diǎn)：設(shè)計(jì)人員不斷平衡尺寸、重量、功耗和成本 （SWaP-C） 要求，以提高效率。雖然每個(gè)應(yīng)用可能不同，但與操作員共享信息的電源可以更好地了解系統(tǒng)的問(wèn)題。受監(jiān)控的電源可減少系統(tǒng)的故障排除和停機(jī)時(shí)間，并在不斷變化的戰(zhàn)場(chǎng)情況下做出更明智的決策。

“過(guò)去通常抵制‘智能電源單元’（PSU）的客戶現(xiàn)在正在接受改進(jìn)的內(nèi)置測(cè)試（BIT）信號(hào)和微控制器提供的電源的整體控制的好處，”數(shù)據(jù)設(shè)備公司的英國(guó)業(yè)務(wù)部門XCEL電源系統(tǒng)有限公司董事總經(jīng)理Graham Jefferies說(shuō)：“現(xiàn)在許多要求要求PSU能夠執(zhí)行自我診斷測(cè)試， 確保其在自己的參數(shù)范圍內(nèi)，并不斷通過(guò)飛機(jī)或車輛數(shù)據(jù)總線將信息傳遞到相關(guān)系統(tǒng)，通常稱為健康監(jiān)測(cè)。

“故障報(bào)告是一項(xiàng)常見(jiàn)的要求，”紐約波希米亞北大西洋工業(yè)公司（NAI）電力產(chǎn)品工程經(jīng)理Vito D‘Erasmo說(shuō)。［客戶］要求的很多都是標(biāo)準(zhǔn)的一部分，比如輸入/輸出和溫度監(jiān)控，“他說(shuō)。

電源管理的基礎(chǔ)知識(shí)已經(jīng)存在，并且正在推動(dòng)所有軍事平臺(tái)的更高效率。這些趨勢(shì)正在導(dǎo)致“更高的密度，更高的效率和更多的通信類型功能。連續(xù)的BIT測(cè)試，上電BIT測(cè)試，所以基本上很多遙測(cè)與電源在健康狀況方面，“根據(jù)NAI電源產(chǎn)品的產(chǎn)品經(jīng)理Lou Garofolo的說(shuō)法。

“電源可以共享、感知和監(jiān)控。客戶正在尋找更多能夠從整個(gè)系統(tǒng)收集信息的智能或電源，“紐約哈帕克貝爾曼電子COTS工程總監(jiān)Jerry Hovdestad說(shuō)?！斑^(guò)去，當(dāng)你有四張牌時(shí)，很難確定哪張卡行為不端，現(xiàn)在一個(gè)完整的檢查可以告訴你哪張不起作用。

隨著每個(gè)系統(tǒng)的效率提高，作戰(zhàn)人員可以選擇不使系統(tǒng)脫機(jī)進(jìn)行測(cè)試。軍事應(yīng)用，如無(wú)人系統(tǒng)，機(jī)載電子戰(zhàn)（EW）和執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的陸基平臺(tái)，如果問(wèn)題很小，可以選擇繼續(xù)運(yùn)行。

雖然這可能是一個(gè)小問(wèn)題，但該軟件會(huì)告訴用戶，使設(shè)備離線是必要的，從而使決策過(guò)程更快，更容易，紐約波希米亞數(shù)據(jù)設(shè)備公司的營(yíng)銷傳播經(jīng)理Christopher J. Stabile說(shuō)。對(duì)于較舊的系統(tǒng)，故障排除可能需要數(shù)小時(shí);他補(bǔ)充說(shuō)，使用較新的系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)控設(shè)備，只需要幾秒鐘。

“數(shù)字化電源意味著操作員可以持續(xù)獲得診斷數(shù)據(jù)，使他們能夠了解所有活動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載的電源狀態(tài)，并提前知道是否有任何遇到可能導(dǎo)致電源故障的問(wèn)題，”Stabile說(shuō)。“在獲得健康和診斷數(shù)據(jù)之前，車輛和其他設(shè)備需要定期安排（通常成本高昂）的維護(hù)計(jì)劃，這些計(jì)劃需要大量的停機(jī)時(shí)間來(lái)更換零件，無(wú)論是否需要更換，都要根據(jù)零件的理論生命周期。通過(guò)車輛運(yùn)行狀況和診斷數(shù)據(jù)，操作員現(xiàn)在可以實(shí)時(shí)了解整個(gè)電力系統(tǒng)，使他們能夠根據(jù)需要做出明智的關(guān)鍵任務(wù)決策，利用系統(tǒng)的全部運(yùn)行能力，并可能減少離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間。維護(hù)成本也更低。

通過(guò)故障監(jiān)控更容易做出決策

“如果系統(tǒng)具有與PSU相關(guān)的性能信息，則可以決定優(yōu)先處理設(shè)備支持的關(guān)鍵功能，”Jefferies說(shuō)?！叭绻@些功能是關(guān)鍵任務(wù)，則無(wú)論對(duì)PSU的影響如何，都將允許正在進(jìn)行的操作。電路健康監(jiān)控避免了用戶必須將設(shè)備停止服務(wù)并在工作臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試;除了財(cái)務(wù)影響和系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間之外，持續(xù)監(jiān)控是一種更有效的測(cè)試方式，通常可以更深入地了解故障模式以及與系統(tǒng)其余部分的交互。

“這往往更多地出現(xiàn)在定制電源上，而不是標(biāo)準(zhǔn)電源，因?yàn)檫@是一個(gè)特定的功能，”他繼續(xù)說(shuō)道。“這種能力通常需要針對(duì)特定的應(yīng)用進(jìn)行定制。

標(biāo)準(zhǔn)化為靈活性鋪平了道路

然而，標(biāo)準(zhǔn)化并非完全脫離了困境。制造商仍在遵循國(guó)防部（DoD）制定的SWaP要求。例如，VITA 62 標(biāo)準(zhǔn)仍可作為支持 VPX 背板上 VITA 62 插槽并將 COTS 組件引入電源模塊的電源的指南。設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的好處是工程師能夠不必?fù)?dān)心基礎(chǔ)知識(shí)。

“我們已經(jīng)看到許多機(jī)載應(yīng)用 - 包括固定翼和旋轉(zhuǎn)直升機(jī) - 走向更新的VPX平臺(tái)，”D’Erasmo指出?！拔覀兪荲ITA 62委員會(huì)的一部分;我們完成了 VITA 62 規(guī)范的第一個(gè)規(guī)范的更新。我們看到軍事客戶對(duì)VPX產(chǎn)品的要求很高。

VITA要求中還概述了通信 - 許多客戶想要VITA擴(kuò)展的這些功能，“Garofolo補(bǔ)充道。

“我們所做的一切都是嬰兒床。我們的 VPX 是嬰兒床。我們將設(shè)計(jì)重新包裝成各種定制外形。我們的客戶正在尋找高可靠性，“霍夫德斯塔德說(shuō)。“我是VITA 62委員會(huì)的一員，我們正試圖制定一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，所以任何人都可以購(gòu)買，將其插入系統(tǒng)，然后玩。

然而，“我們的客戶正在尋找靈活性，能夠改變這個(gè)和那個(gè)，并增強(qiáng)他們的喜好，”他繼續(xù)說(shuō)道?！八麄兿胍獦?biāo)準(zhǔn)，但他們也想要靈活性。百利曼電子的工程師開(kāi)發(fā)了VPXtra 100CD-IQ，該模塊旨在為開(kāi)放式VPX模塊供電，并且還符合VITA 62標(biāo)準(zhǔn)（圖1）。

圖 1：VPX四 1000CD-IQ 收集輸入/輸出電壓/電流。照片由貝爾曼電子提供。

貝勒曼的VPXtra 1000CD-IQ能夠監(jiān)控所有輸入和輸出電壓以及輸入/輸出電流?！八鼜恼麄€(gè)系統(tǒng)收集信息。如果它有臨時(shí)問(wèn)題或輸入問(wèn)題，它會(huì)收集并報(bào)告這些信息，“霍夫德斯塔德說(shuō)。

NAI 的 VPX57-31 是一款 3U 直流/直流 VPX 產(chǎn)品，包括遠(yuǎn)程錯(cuò)誤檢測(cè)、均流和內(nèi)置 EMI 濾波器。工程師將其設(shè)計(jì)為具有VITA 62兼容輸出、信號(hào)、用戶可編程性、集成電路間（I2C）通信和溫度監(jiān)視器（圖2）。

“3U VPX 電源具有 270 伏直流 （VDC） 輸入，”德拉斯莫說(shuō)?！?70 VDC由飛機(jī)使用。它們采用交流電并整流至270 DC。他們將有一個(gè)交流配電系統(tǒng)，他們可以將270放入電源中，我們將根據(jù)系統(tǒng)其余部分所需的電壓進(jìn)行電壓。輸入和我們?cè)诖穗娫粗型度氲墓δ?- 可編程性，BIT，溫度監(jiān)控器，電流份額，更高的效率 - 都采用400至500瓦的小型封裝。

圖 2：VPX57-31 適用于堅(jiān)固耐用的軍事和商業(yè)航空航天應(yīng)用。照片由北大西洋工業(yè)公司友情提供

NAI設(shè)計(jì)也是100%的分立元件設(shè)計(jì)，這“為我們提供了更大的靈活性來(lái)滿足特殊需求，因?yàn)槲覀儾痪窒抻诖u塊的特定占地面積。我們可以布置東西，我們可以重用電路的成熟部分，我們可以更容易地添加新功能。我們對(duì)預(yù)包裝的磚塊不做任何事情，“他補(bǔ)充道。

軟件帶來(lái)的測(cè)試挑戰(zhàn)

雖然監(jiān)控電源故障的軟件使用戶受益，使他們能夠確切地知道問(wèn)題所在，但它可以在政府認(rèn)為安全關(guān)鍵的系統(tǒng)中帶來(lái)額外的測(cè)試要求。

截至目前，“軟件主要限于故障報(bào)告和簡(jiǎn)單的ON/OFF控制和排序;然而，這可能會(huì)改變，“杰弗里斯說(shuō)。

安裝的軟件將與每個(gè)制造商不同?！翱蛻粜枰粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)，”霍夫德斯塔德解釋說(shuō)?！爸圃焐痰能浖赡懿煌?，因此我們需要軟件標(biāo)準(zhǔn)化。

與VITA 62不同，電源中沒(méi)有針對(duì)軟件的固定指南。工程師可以創(chuàng)新并將其提升到一個(gè)新的水平，但在國(guó)防部設(shè)定的范圍內(nèi)，這可能被證明是困難的?！霸趧?dòng)態(tài)改變輸出電壓方面，我們還沒(méi)有觀察到對(duì)PSU進(jìn)行軟件控制的要求，”Jefferies指出。

“在軍事環(huán)境中，引入軟件和固件會(huì)觸發(fā)額外的設(shè)計(jì)障礙，測(cè)試要求變得繁重，”他繼續(xù)說(shuō)道?！耙坏┠汩_(kāi)始在這些單元中構(gòu)建軟件，你就會(huì)開(kāi)始陷入一個(gè)惡性循環(huán)：你帶來(lái)了數(shù)字控制，然后帶來(lái)了認(rèn)證這個(gè)軟件的復(fù)雜性，這是它自己的要求。

審核編輯：郭婷