【導讀】車輛中的電子設備已經激增，現代汽車就像是車輪上的無線連接數據中心。軍用車輛正在追隨“Vetronics”或車輛電子設備的趨勢，但重點不同——就像汽車一樣
，需要發動機控製、顯示器和導航
，但對通信
、武器控製
、傳chuan感gan和he數shu據ju收shou集ji還hai有you額e外wai的de要yao求qiu
，連lian接jie到dao其qi他ta車che輛liang和he固gu定ding係xi統tong的de數shu字zi無wu線xian網wang絡luo。甚shen至zhi人ren工gong智zhi能neng也ye越yue來lai越yue成cheng為wei一yi種zhong功gong能neng，用yong於yu情qing況kuang分fen析xi和he自zi主zhu操cao作zuo，提ti高gao任ren務wu效xiao率lv並bing降jiang低di人ren員yuan風feng險xian。與yu乘cheng用yong車che一yi樣yang，高gao可ke靠kao性xing、低重量和成本也是軍用車輛的因素。

概要

軍用車輛越來越多地配備用於控製、通信、導航和顯示係統的電子設備。 DC-DC 轉換器為這些係統提供輔助電源
，但在應用中可能會受到較高的電氣和環境壓力。本文概述了所用通用標準定義的應力水平，並確定了 DC-DC 轉換器需要滿足的規範。

文章

車輛中的電子設備已經激增
，現代汽車就像是車輪上的無線連接數據中心。軍用車輛正在追隨“Vetronics”或車輛電子設備的趨勢，但重點不同——就像汽車一樣，需要發動機控製、顯示器和導航，但對通信
、武器控製
、傳chuan感gan和he數shu據ju收shou集ji還hai有you額e外wai的de要yao求qiu，連lian接jie到dao其qi他ta車che輛liang和he固gu定ding係xi統tong的de數shu字zi無wu線xian網wang絡luo。甚shen至zhi人ren工gong智zhi能neng也ye越yue來lai越yue成cheng為wei一yi種zhong功gong能neng，用yong於yu情qing況kuang分fen析xi和he自zi主zhu操cao作zuo，提ti高gao任ren務wu效xiao率lv並bing降jiang低di人ren員yuan風feng險xian。與yu乘cheng用yong車che一yi樣yang
，高gao可ke靠kao性xing、低重量和成本也是軍用車輛的因素。

車輛電子市場的驅動因素是最近全球衝突的不幸增加，以及車輛現代化和升級計劃，以匹配競爭力量並利用電子係統不斷增強的功能。 Allied Market Research 分析師預計
，到 2030 年，全球 Vetronics 市場價值將從 2020 年的 42 億美元增至 65 億美元，複合年增長率為 4.67% [1]。

軍用車輛轉向電力推進正在考慮之中
，但通常僅作為混合動力實施，柴油牽引發動機仍然是實用的選擇。

新xin型xing軍jun用yong車che輛liang的de開kai發fa總zong是shi緩huan慢man的de，需xu要yao進jin行xing大da量liang的de測ce試shi和he鑒jian定ding
，因yin此ci現xian有you平ping台tai通tong常chang會hui並bing行xing升sheng級ji。因yin此ci，新xin的de電dian子zi係xi統tong通tong常chang必bi須xu與yu傳chuan統tong的de相xiang關guan設she備bei以yi及ji現xian有you的de車che載zai供gong電dian和he配pei電dian網wang絡luo兼jian容rong。與yu此ci同tong時shi
，人ren們men開kai始shi采cai取qu行xing動dong，使shi用yong符fu合he標biao準zhun規gui格ge的de商shang業ye現xian成cheng (COT) 產品而不是定製設計來降低成本，以保證不同車輛平台之間的互操作性和互換性。

Vetronics 電源軌標準

軍用車輛的標稱電池電源通常為 12V 或 24/28VDC
，使用的兩個主要標準是英國 DEF-STAN 61-5（自 2020 年 3 月起第 7 期）和較短的美國 MIL-STD 1275（自 9 月起修訂 F） 2022年。英國標準涵蓋12V和24V係統，而美國版本僅28V。這些標準描述了電源的預期變化，包括標稱範圍
、尖峰、浪湧和驟降
，任何連接的設備都必須承受這些變化而不會損壞
，但在某些情況下，功能可能會暫時丟失，例如在驟降期間的 DEF-STAN 61-5 中發動機轉動引起的。還規定了對疊加紋波和反極性連接的抗擾性。

正常工作電源電壓限製

MIL-STD 1275/F 定義了 28VDC 電源的工作範圍
，限製為 20V 和 33V
，並且在初始“接合”電壓降至 12V 後啟動電壓降至 16V。級別和時間顯示在圖1。

圖 1：符合 MIL-STD 1275/F 的軍用車輛直流電源範圍   

DEF-STAN 61-5 的等效圖表顯示在圖2 : 12V 標稱電壓的正常工作範圍為 9-19V，12V 係統的正常工作範圍為 18-36V。請注意，該電壓在標準的其他地方顯示為 19-36V，令人困惑。該標準規定了 5 分鍾的最大和最小電壓，但實際上
，任何連接的設備都必須連續承受該電壓。

圖2： 軍用車輛直流電源範圍符合 DEF-STAN 61-5
，適用於 12V 和（括號內）24V 係統

車輛中的終端設備通常需要一個較低電壓的穩壓電源，且不受幹擾，因此 DC-DC 轉換器具有寬輸入範圍和固定輸出。為了滿足美國軍用標準，在啟動“初始接合”下降期間，轉換器還應在 28V 電源電壓降至 12V 時“正常且無降級”運行。對於英國軍用標準，對於 24V 電源，該值應為 18V，並留有一定餘量；對於 12V 電源，該值應為 9V。為了滿足這兩個標準，連續輸入範圍為 9-36V 的 DC-DC 轉換器將是合適的。 Gaia 轉換器 [2] 的 MGDM-500 / DC-DC 轉換器等部件非常理想
，能夠在低至 8.5V 的電壓下運行，在 DEF-STAN 61-5 啟動階段也將繼續不間斷地運行
，甚至50ms 8V 電平在設計裕度範圍內，但不能保證。然而
，如前所述，對於英國標準，預計會在啟動過程中喪失功能（條款 B.8.1.1）。隔離式 MGDM-500 在固定 12、15、24、28 或 48VDC 下的額定輸出為 500W，該產品係列中還提供 4W 以上的較低功率版本。

還存在高壓浪湧和瞬變

考慮到 MIL-STD 1275/F，要求設備能夠抵抗短尖峰，峰值高達 +/-250V，持續 70μs 最大值，在 1ms 內線性減小到 +100V 和 +18V 之間的值。任何單個尖峰的最大能量為 200mJ (圖3）。

圖 3：根據 MIL-STD 1275/F，車輛供電軌上存在短尖峰

也可能存在高能量浪湧 降至 +100V 持續 50ms，線性降至 >33V 持續 500ms

，而降至 18V 可持續 500ms

，降至 <20V 持續 600ms（圖4）。

圖 4：根據 MIL-STD 1275/F
，車輛供電軌上存在浪湧

根據標準，紋波電壓在 30Hz 至 5kHz 之間也可能出現 +/-4V 峰峰值。

DEF-STAN 61-5 第 6 部分標準定義了 12V 係統的 +100/-150V 的短時間重複瞬態和 24V 係統的 +200/-200V 的短時間重複瞬態。最後 100ns 並每 100μs 重複一次，突發時間為 10ms
，間隙為 90ms。標準中描述了精確的波形。根據英國標準，12V 係統的長瞬變可達 +20V

，24V 係統的長瞬變可達 +40V，持續 50ms。

一個特別繁重的要求是承受“負載突降”——高gao電dian流liu負fu載zai突tu然ran斷duan開kai時shi產chan生sheng的de高gao能neng量liang浪lang湧yong。在zai英ying國guo標biao準zhun中zhong，考kao慮lv了le兩liang種zhong情qing況kuang，一yi種zhong是shi沒mei有you負fu載zai突tu降jiang控kong製zhi的de平ping台tai，一yi種zhong是shi具ju有you集ji中zhong式shi負fu載zai突tu降jiang抑yi製zhi係xi統tong的de平ping台tai。在zai最zui壞huai的de情qing況kuang下xia，連lian接jie設she備bei在zai 24V 係統中看到 202VDC（在 12V 係統中看到 101VDC），持續 400/350 毫秒，分別來自 8/4 歐姆的低源阻抗。然而，該標準確實允許設備在未損壞的情況下失去功能，並且可以在事件發生後通過手動幹預（如有必要）恢複。

連接的設備不得因電源反向連接而損壞，並且在以正確極性連接時，反向汲取的電流不得超過“正常”值。

電磁兼容要求

對於美國的電磁兼容性 (EMC)，MIL-STD 461 將適用

，目前版本為 G。在該標準中，針對不同的應用定義了發射和磁化率限值。例如，在“地麵、軍隊”類別中，以下內容是相關的：
CE 102：傳導發射 - 10 kHz 至 10 MHz
CS 101：磁化率 - 30Hz 至 150kHz
CS 114：磁化率 – 10kHz 至 400 MHz
CS 115：敏感性 - 寬帶脈衝
CS 116：磁化率 – 阻尼正弦瞬態

DEF-STAN 61-5 規定設備應滿足 DEF-STAN 59-411 第 1,3 和 4 部分的服務等級 A
，除非另有約定。

連接到車輛電源的 DC-DC 轉換器不能免受指定的尖峰和浪湧的影響，因此通常會在其前麵安裝一個濾波器和“調節器”，為多個下遊模塊供電。 L-C EMC 濾波器能夠滿足高頻輻射和抗擾度標準，並且對標稱值和浪湧的變化透明
，同時在一定程度上抑製尖峰。例如，Gaia FGDS-35A-50V 部件，采用 41 x 27 x 16.7mm 板安裝封裝，額定電流為 35A DC。ranhou，tiaojieqikeyijiangshuntaihelangyongqianweidaohouxuzhuanhuanqideanquanshuiping
，shenzhizaishijishangwufaqianweidegaonengliangshijianqijianguanbidianyuangui。tiaojieqitongchanghaibaokuochuanliandisunhaokaiguan，yitigongfanjixingbaohu。

Gaia LGDS-600P 是適合該應用的調節器模塊的一個示例。該板載模塊的額定輸出功率為 600W，尺寸僅為 40.7 x 48.5 x 12.7mm
，可將其輸出上的任何指定尖峰和浪湧鉗位至最大 38V，處於以下 Gaia DC-DC 轉換器的浪湧額定值之內。高達 202VDC dedianyaqianwei
，erjiaogaodedianyahuidaozhitiaojieqizanshiduankailianjie，bingzaidianyaxiajiangshizidongzhongxinlianjie。tiaojieqishuchushangdexiaodianrongqizaichixushijianneitigongchuanyuenengliang。gaimokuaihaibaokuofujiagongneng，nenggoujiangxiayouzhuanhuanqitongbudaodangeshizhong，bingtigonglianggefanxiangyizuidaxiandudijianshaoshuruwenbodianliuhe EMI 特征。欠壓鎖定適用於低輸入電壓，並可在需要時發出警告信號以將輸出切換至備用電源。

DC-DC 配電係統示例

圖5 顯示了符合 MIL-STD 1275/F 和 MIL-STD 461 的示例係統。MGDM-500 是一款單輸出DC/DC
，但可以由同一 MGDM 係列中的多個較低功率模塊替代

，以提供一係列任一極性的相互隔離的直流電平。功率限製由 EMI 濾波器的 35A 額定值和總線調節器的 600W 最大額定值設定。

圖5：額定功率為 500W 的 DC-DC 轉換器係統，符合 MIL-STD 1275/F 和 MIL-STD 461 適用於車輛電子學應用

Vetronics 物理環境

軍jun用yong車che輛liang中zhong的de電dian子zi設she備bei必bi須xu在zai惡e劣lie的de環huan境jing下xia運yun行xing，溫wen度du波bo動dong範fan圍wei大da，衝chong擊ji和he振zhen動dong大da，氣qi流liu很hen少shao或huo沒mei有you，並bing且qie容rong易yi受shou到dao潮chao濕shi和he汙wu染ran物wu的de影ying響xiang。因yin此ci
，適shi合he該gai應ying用yong的de DC-DC 轉換器應該堅固耐用
，同時具有高 MTBF 和長使用壽命。引用的 Gaia 的 MGDM-500 就是合適部件的一個很好的例子。它采用半磚格式，經過封裝以提供物理保護
，並且可以冷牆安裝以進行散熱。該部件符合 MIL-STD 810G 衝擊
、振動、碰撞
、海拔、濕度和鹽氣氛測試以及 MIL-STD-202G 溫度衝擊和循環以及耐濕性測試。根據 MIL-HDBK 217F
，40°C 下的 MTBF 超過 170 萬小時。 MGDM-500 的工作溫度範圍為 -40°C 至 105°C，並具有全麵的過載
、過溫和短路保護。隔離電壓為1500VDC。

結論

軍用車輛的有效性和生存能力強烈依賴於集成的電子電子技術。生成相關車輛電源軌的 DC-DC 轉換器需要高效、靈活
、可擴展且可靠
，以適應開放式設計架構和 COTS 產品的日益增長的使用
，同時符合軍用標準。 Gaia Converter 等製造商提供完整的解決方案，包括各種兼容的 DC-DC 模塊、匹配的 EMI 濾波器和總線調節器。

參考
[1]  https://www.alliedmarketresearch.com/vetronics-market
[2]  https://www.gaia-converter.com

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題

，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

電源PCB電感安放指南

意法半導體推出高性能
、高能效、節省空間的36V工業級和汽車級運算放大器

既要支持5G 頻帶又要支持傳統頻帶

？你需要一個這樣的天線！

半導體後端工藝 第八篇：探索不同晶圓級封裝的工藝流程

COMSOL 如何通過仿真設計出更安全的電池