Долой электролиты!

В лабораториях Технологического института Карлсруэ (KIT) создан необычный импульсный источник питания. Немецкие разработчики ухитрились полностью избавиться от алюминиевых электролитических конденсаторов - самых слабых звеньев в современных преобразователях напряжения.

Практически все системные администраторы, занятые обслуживанием вычислительной техники на предприятиях, время от времени перепаивают электролитические конденсаторы в блоках питания и на системных платах. Вздувшиеся электролиты заменяются на новые, после чего пульсации напряжения питания прекращаются и техника перестаёт сбоить.

В случаях самолётов, автомобилей и промышленных систем подобный подход неприемлем - любой сбой электроники чреват аварией. Применение же высоконадёжных танталовых или ниобиевых приборов большой ёмкости влетит в копеечку. Поэтому в KIT занялись разработкой преобразователей напряжения, содержащих только плёночные конденсаторы.

Вне зависимости от вида диэлектрика плёночные конденсаторы не могут похвастаться компактными размерами: их габариты на порядок больше, чем у электролитов той же ёмкости. Не удивительно, что почти половину полезного объёма пилотного преобразователя напряжения заняли серые прямоугольные бруски. Тем не менее для полноценного сглаживания пульсаций ёмкости оказалось недостаточно. Поэтому разработчики применили быстродействующий микроконтроллер, который динамически компенсирует отклонения выходного напряжения с помощью нового метода модуляции сигнала, управляющего силовыми ключами.

«Эта технология стала возможной только благодаря появлению очень мощных микропроцессоров, - объясняет сотрудник института Михаэль Хайдингер. - Цифровизацию источников питания можно сравнить с переходом от плёночной фотографии к цифровой. И она создаёт дополнительные преимущества, позволяя, например, дистанционно контролировать работу устройств и лучше приспосабливать их к Интернету вещей».

По данным разработчиков новые преобразователи напряжения имеют вдвое-втрое больший расчётный срок службы, чем устройства традиционной конструкции.